[发明专利]复合阴极以及采用这种阴极的电化学多级水处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及电化学工业循环冷却水处理、污水处理领域，具体为一种复合阴极以及采用这种阴极的电化学多级水处理设备。

背景技术

目前用于工业循环冷却水处理、污水处理的电化学方法一般是通过阴阳两电极对工业循环冷却水、污水进行电解处理，在外加电流作用下：方法1、牺牲阳极法：如电解法使阳极（阳极采用Fe、Al）在电解时产生大量的阳离子（如Fe离子、Al离子等），与氢氧根离子结合生成的Fe（OH）₂具有絮凝、吸附和沉淀的作用，能够对被处理水中的众多杂物进行絮凝、吸附、沉淀去除。方法2、电化学阴极保护法：阳极采用贵金属涂层，阻止阳极牺牲，通过电解产生的化学反应，使被处理的水中需要去除的物质在专用阴极吸附、结垢析出（比如碳酸盐、重金属），通过刮垢使其从阴极脱落，再通过反冲洗方法把需要去除的物质排出运行系统。目前工业用水、废水中还包含有多种成分的重金属元素，对于重金属元素的去除，电化学方法一般采用钛或者碳钢作为阴极，对重金属元素进行吸附去除，但由于污水中重金属元素种类较多，采用钛作为阴极去除重金属的去除效果并不显著，去除不够彻底，满足不了当前对环境保护的要求。因此需要一种去除重金属种类多、去除效果显著的阴极材料。

目前常用的电化学法去除含重金属水中的重金属离子的处理设备，由于电极与被处理水接触面积较小、阴极材料存在缺陷，水中的有毒有害物质去除效果不明显，不能达到回用或者排放的标准，因此需要一种去除能力强的综合去除多种重金属的水处理设备。

发明内容

本发明为解决目前电化学方法去除工业用水、污水中的重金属离子不够彻底的技术问题，提供一种复合阴极以及采用这种阴极的电化学多级水处理设备。

本发明所述复合阴极是采用以下技术方案实现的：一种复合阴极，将钛、铜、银三种金属熔化后，再加入铁、锌、铝、镉、铅、铬、镍、锰中的任意一种或两种或三种或四种或五种或六种或七种以及八种熔化均匀，成型，得到复合阴极；以质量分数计算，钛60-100份，铜50-70份，银20-30份，铁80-120份，锌55-90份，铝70-80份，镉100-120份，铅100-150份，铬40-50份，镍45-65份，锰35-45份。

金属钛目前已应用于水处理中对于重金属的去除，钛对钛族元素有较强的吸附能力，但是对于钛族以外的镉、铅、铬、镍、铜等金属元素，其吸附能力不明显。本发明在熔化后的铜、银、钛中加入一定质量比的锌、铝、铬、镉、铅、镍、锰中的任意一种或两种或三种或四种或五种或六种或七种以及八种，制成阴极，该阴极可以将被处理水中的上述重金属元素的阳离子和被处理水中的碳酸盐一起吸附在其表面，对各种重金属元素起到良好的去除效果，金属钛还可以对吸附作用起到较好的诱导作用，促进重金属元素在阴极的吸附、附着；铜、银和钛的按照所属比例混合并熔化后有利于其它重金属元素的熔合成型；所述重金属元素的组分比则能够促进其与铜、银和钛的熔合成型。一般在电解作用时某族金属元素对本族金属或者相邻的族的金属元素有较好的吸附效果，因此本发明所加入的各种元素还能吸附与其同族或相邻族的重金属元素。大量的实验表明本发明所述的铜、银和钛以及锌、铝、铬、镉、铅、镍、锰之间的质量比在处理含重金属离子的污水时能够达到最佳的吸附效果，污水的处理效果符合国家相关标准。

本发明所述的电化学多级水处理设备是采用以下技术方案实现的：一种电化学多级水处理设备，包括呈筒状且上端口设有上端盖的缸体；缸体上端盖上开有进水口；缸体的底部设有排污口，排污口连接有排污管路，排污管路上设有排污阀门；缸体的上端盖上开有出水口；所述缸体内部设有多个直径不等的筒状网型阳极；缸体内部还设有一个筒状阴极或多个直径不等的筒状阴极；所述筒状网型阳极与筒状阴极的上下端均开口，所述筒状网型阳极与筒状阴极相互交替嵌套排列；筒状网型阳极与筒状阴极的下端部与缸体内底面有间隔；位于最内侧的为筒状网型阳极，位于最外侧与缸体内壁相邻的也为筒状网型阳极；所述筒状网型阳极与筒状阴极的上端部与缸体的上端盖的下端面相固定连接；筒状网型阳极与上端盖之间绝缘连接；所述每个筒状网型阳极的上端均通过多个绝缘接线端穿过开在上端盖上的孔伸出缸体；所述筒状阴极包括呈筒状的碳钢阴极以及覆盖在碳钢阴极表面的复合阴极；所述缸体内壁上也覆盖有一层复合阴极。