[发明专利]一种可自清洁复合的石墨电极电解氧化还原装置及方法

说明书

本发明公开了一种可自清洁复合的石墨电极电解氧化还原装置，包括直流电源系统，所述直流电源系统输出端设有滑动变阻器，所述滑动变阻器输出端设有周期转向控制器，所述周期转向变速器底部设有顶板，所述顶板底部设有电解电极，所述电解电极内部嵌设有石墨烯电芯，所述电解电极底部设有电解池，所述电解池内设有电解液，所述电解池两侧设有支撑杆，所述支撑杆底端设有底板。本发明通过利用周期转向控制器对工作电路进行通电—断开—转向通电—断开循环操作，同时对电解液的pH值和电导率进行调节，使电极产生析氢，可有效地消除复合电极极板钝化，去除复合石墨电极附着的聚合物。

技术领域

本发明涉及石墨技术领域，特别涉及一种可自清洁复合的石墨电极电解氧化还原装置及方法。

背景技术

电化学电解水处理技术的基本原理是通过外加电场的作用，在特定的电化学反应器中，通过化学反应、电化学过程或物理过程，通常产生羟基自由基(·OH)、臭氧(03)、过氧化氢(H202)、次氯酸根(ClO-)、氯气(Cl2)或原子氧等强氧化剂，进而对废水中的污染物进行降解，电化学电解技术是一种高级氧化技术。电化学电解处理方法作为一种“环境友好技术”已经在一些难生化降解污染物处理中得到广泛的研究和应用。作为清洁处理工艺，电化学电解法具有高度的灵活性，既可单独应用，又可与其他处理方法相结合。

80年代以来，人们已对电化学电解技术处理难降解有机物进行了广泛的研究，已被实验证明是最有效的手段，其中电极催化特性、电极结构与电化学反应器结构等操作条件是影响电化学氧化效率的重要因素。直接电氧化通常采用较大的电流密度，如大于100A/m2，电极不宜附着污染物。而电氧化还原转化通常采用较低的电流密度时，如小于100A/m2，常有聚合物附着在电极表面，影响电解效率。另外，随着电解的进行，电解附近的物料不断消耗，电流或电压将不断上升，产生浓差极化现象造成耗电增大。工业上常采用强制湍流或加强搅拌进行消除，但还要消耗能源。如何消除电极污染，降低浓差极化，提高电解效率，降低电解能耗、易于工业化实施是电化学电解技术应用于水处理的难点和重点。

因此，发明一种可自清洁复合的石墨电极电解氧化还原装置及方法来解决上述问题很有必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可自清洁复合的石墨电极电解氧化还原装置及方法，通过利用周期转向控制器对工作电路进行通电—断开—转向通电—断开循环操作，同时对电解液的pH值和电导率进行调节，使电极产生析氢以解决上合电极极板钝化、石墨电极聚合物过多影响电解效率和电解能耗的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可自清洁复合的石墨电极电解氧化还原装置，包括直流电源系统，所述直流电源系统输出端设有滑动变阻器，所述滑动变阻器输出端设有周期转向控制器，所述周期转向变速器底部设有顶板，所述顶板底部设有电解电极，所述电解电极内部嵌设有石墨烯电芯，所述电解电极底部设有电解池，所述电解池内设有电解液，所述电解池两侧设有支撑杆，所述支撑杆底端设有底板。

优选的，所述直流电源系统与滑动变阻器采用铜芯导线连接，所述直流电源系统、滑动变阻器和周期转向控制器串联，所述滑动变阻器固定设置于底板的顶部，所述支撑杆顶端与顶板固定连接以及底端与底板固定连接。

优选的，所述电解电极的数量设置为两个，所述电解电极底端浸泡于电解液内，所述石墨烯电芯长度大于电解电极长度，所述石墨烯电芯的直径为电解电极直径的三分之一，所述电解电极为不锈钢或者钛钢材料。

优选的，所述电解液为碳酸丙烯酯和水的混合物，所述电解液的密度为1.24-1.3g/cm³，电导率大于0.2S/m，调节pH值为5-11。

优选的，所述周期转向控制器的转向周期为80-200秒，断开时间与通电的时间随着电解电极的工作时间进行调整，比例为1:3，在通电进行电解氧化还原反应时其电流密度为10-200A/㎡。

优选的，所述电解液的电导率和pH值均可进行调节。