[发明专利]一种脉冲流化床电极装置

说明书

本发明专利公开了一种脉冲流化床电极装置，结构包括供液系统、流化床和电极系统；所述供液系统由储液槽、磁力泵、活塞泵、转子流量计组成；所述流化床包括矩形床体和预分布器组成，床体上部侧壁上设置有流化液出口，床体下部侧壁设置有出料口；所述电极系统由直流稳定电源、阳极板、阴极板、阳极隔膜组成；本装置适用于含重金属离子废水的电解，减少或消除流化中的死区、沟流和颗粒粘结等不良现象，提高流化床电极的电流效率和时空效益,降低含重金属离子废水的处理成本。

技术领域

本发明属于电化学方法处理含重金属离子废水的技术领域，涉及一种流化床电极装置。

背景技术

矿山、冶金、电镀、电子产品制造、印染以及农药等行业生产过程中会产生大量重金属离子废水，这些含有重金属离子的废水进入水体和土壤，会抑制生物的生长繁殖，破坏生态循环。并且由于排入环境中的重金属离子不能被生物降解或转换为无害物质，而在动物体内和植物中积累，最终通过食物链进入人体内，会严重危害人们的身体健康。因此，开发高效经济的重金属离子废水的处理回收技术有重大的现实意义。

含重金属离子废水的治理方法很多，常用的有化学沉淀法和电解法。化学沉淀法处理含重金属离子废水是以沉淀反应为基础，选择合适的沉淀剂与重金属离子反应生成沉淀物，使之从废水中分离除去。该方法需投加氧化剂、沉淀剂、絮凝剂等化学药品，存在二次污染、处理流程复杂等问题，且设备体积大，金属回收率低。电解法则是利用金属离子在阴极还原沉积达到去除同时回收废水中金属离子的目的。采用电解法处理含重金属离子的废水，一般无需添加化学药品、操作灵活简便、流程简单，能直接回收金属，不产生二次污染，通常被称为清洁处理法。但当溶液中金属离子浓度较低时（如低于1 g/l），采用传统的平板电化学反应器浓差极化大，电流效率低，回收成本高。因此如何减小浓差极化，提高电流效率，降低回收成本是电解法的关键。

为克服平板电极在低浓度废水处理方面的不足，研究者对流化床电极进行了大量研究。流化床电极是在传统的二维电解槽电极间装填导电颗粒作为流态化阴极，调节电解液的流速使颗粒流化，引入电场后，颗粒电极表面带电，电化学反应在颗粒表面发生。由于颗粒的随机运动和颗粒间的频繁碰撞，液体与颗粒间的传质与电荷传递速率大大加快，使浓差极化和电化学极化现象大为削弱，从而可以显著提高反应器的电流效率，降低处理成本。同时，流化床电极的比表面积为平板电极的数百倍，所以电化学反应可以在较大的槽电流下进行，单位体积反应器的反应速率大大增加，设备体积大大减小，占地空间也减少。此外，流化床电极结构简单，更换电极极片和清洗颗粒方便，所以反应器的建造和维护成本低。因此，用用流化床电极处理含重金属离子的废水可获得较高的电流效率和可观的时空效益，特别适用于其它方法不能奏效的含低浓度金属离子废水的处理。但研究表明，为了维持较高的电流效率，流化床电极需要在低床层膨胀率条件下操作，若采用传统流化床，此时流化不稳定，易出现“沟流”和“死区”，并在死区产生结块，使操作难以持续稳定进行，从而使流化床电极的优越性得不到充分发挥，严重限制了流化床电极的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有流化床电极的不足，提供一种脉冲流化床电极装置，以减少或消除流化过程中的沟流、死区、颗粒粘连等缺点，提高流化床电极的电流效率和时空效益，降低含重金属离子废水的处理成本。