[发明专利]一种电极结构及电解反应槽有效
申请号: | 201410014626.8 | 申请日: | 2014-01-13 |
公开(公告)号: | CN103739041A | 公开(公告)日: | 2014-04-23 |
发明(设计)人: | 熊道文;熊珊;禹芝文;李勇;陈湘斌;黎慧娟;虞少嵚 | 申请(专利权)人: | 中国水电顾问集团中南勘测设计研究院有限公司;湖南永兴国水水处理有限公司 |
主分类号: | C02F1/461 | 分类号: | C02F1/461 |
代理公司: | 长沙正奇专利事务所有限责任公司 43113 | 代理人: | 卢宏 |
地址: | 410014 *** | 国省代码: | 湖南;43 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 电极 结构 电解 反应 | ||
技术领域
本发明属于电化学废水处理设备领域,具体涉及一种电极结构及电解反应槽。
背景技术
电化学废水处理过程是包括电解絮凝、电解氧化、电解还原及电解气浮等多种物理化学共同作用的结果,主要利用电极与电能的相互作用对废水进行处理。电极是电化学处理设备的核心部分,电极材料及结构形式对电化学处理设备的性能具有十分重要的作用。
目前常用的电化学电极结构大致可以分为两类:一类为平板电极,另一类为三维粒子电极。平板电极结构简单,安装方便且易于控制,但平板电极的比表面积小,极板与废水的接触面小,极板的利用率相对较低,处理效率相对不高。特别是在处理难降解有机废水时,利用平板电极处理需要消耗更高的电能才能达到要求。而三维粒子电极相对与平板电极具有较大的比表面积,粒子电极与废水接触面大,处理效率及电流利用率要高,但目前粒子电极在电解反应槽内的流化状态难以很好的控制,粒子电极堆积时易形成短路电流,不利于电化学反应,同时还易造成设备的损坏。
电化学技术处理废水不需要消耗化学药剂,被认为是一种绿色废水处理技术。但由于三维粒子电极在研究及应用过程中存在一些技术问题,使得三维颗粒电极的应用被限制。如专利ZL200820106122.9公开的三维三相电化学反应器。采用升流式电解槽,电解室内两侧安装阳极与阴极;极板之间填充有颗粒电极,颗粒电极下方设置曝气管与进水管,通过曝气与水力作用使颗粒电极保持悬浮状态,通过网状阴阳极板感应给颗粒电极配电。此类结构的电解槽即要保证颗粒电极的悬浮状态,又不能使颗粒电极下沉堵塞进水管及进气管,同时颗粒电极也不能随废水流出电解槽,因此电解槽结构较复杂,检修困难;且依靠曝气搅拌使颗粒电极保持悬浮状态易形成搅拌死角;同时曝气搅拌需要保持一定的强度,能耗较高;另外对颗粒电极要求较高,比重不能太大,对电极材质的使用有较高的限制条件;若颗粒电极悬浮状态控制不佳,形成堆积则易形成短路电流,影响了电流效率,且易造成设备故障。这些缺陷在一定程度上限制了三维电化学技术的应用。
发明内容
本发明针对电化学电极存在的不足与局限,提供一种结构优良,性能优异的电极结构及电解反应槽。该电极结构及电解反应槽将平板电极与三维颗粒电极进行优势集成,电极的比表面积大大增加,与废水接触面积增加,设备处理效率得到增强,且解决了常规三维颗粒电极的各种缺陷。
为实现上述目的,本发明的技术方案是:
一种电极结构,包括颗粒电极,所述电极结构还包括支持杆、连接杆以及至少一根串线;所述颗粒电极上设有对穿的孔;所述串线穿过若干所述颗粒电极上的孔,并且串线的一端与所述支持杆连接,该串线的另一端与所述连接杆连接。
一种颗粒电极,所述颗粒电极上设有对穿的孔。
所述颗粒电极的直径优选为3 mm~5mm。
所述串线之间的距离优选为5 mm -10mm。
所述串线、支持杆和连接杆均优选为绝缘材料。
所述颗粒电极的材质为石墨、铁、铝、陶粒、钛粒、活性炭中一种或几种材料的混合。
一种电解反应槽,包括电解槽体、位于电解槽体内并设置在两侧的两个惰性电极、位于两个惰性电极之间的电解电极、位于电解槽体底部的曝气管、位于曝气管下方的进水管以及位于电解槽体侧壁顶部的出水口,所述电解电极全部或者部分为上述的电极结构,且所述电极结构的支持杆固定在电解槽体的顶部。
所述电极结构之间的间距优选为1 mm~10mm,更优选为3mm。
所述惰性电极板材质优选为石墨极板,固定安装与电解槽的两端。
串联后的颗粒电极通过支撑杆固定安装于电解槽内,下端连接杆未固定,片状颗粒电极在电解槽内处于自然下垂状态。在水力扰动及曝气搅动下可自然摆动,连接杆的主要作用是防止成串的颗粒电极在水力扰动下缠绕到一起。
所述颗粒电极可以是石墨、铁、铝、陶粒、钛粒、活性炭等等,这些颗粒电极还可以进行表面改性以增强处理效果,也可以是这些颗粒的混合,也就是说颗粒电极是可以由多种不同材质的颗粒组成。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、本发明将平板电极与三维颗粒电极进行优势集成,电极的比表面积大大增加,与废水接触面积增加,设备处理效率得到增强;电解槽内水流不仅在极板间呈升流,且废水可穿过极板形成横向流动,增加了极板两侧的水流及物质转移,使得电解槽内水流及传质更加均匀,废水处理效果得到明显提升。
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