[实用新型]基于碳纤维集流体的复合塑料导电电极、基于复合塑料导电电极的电动修复系统以及脱水固结系统

说明书

本实用新型公开了基于碳纤维集流体的复合塑料导电电极、基于复合塑料导电电极的电动修复系统以及脱水固结系统，包括1根或多根碳纤维导线和导电塑料电极主体；所述碳纤维导线镶嵌于所述导电塑料电极主体内，并贯穿所述导电塑料电极主体。本实用新型以碳纤维导线作为集流体，碳材料的相容性使碳纤维导线与导电塑料电极主体紧密结合；碳纤维的存在增加了复合塑料导电电极的机械强度，并且不会对环境造成二次污染。另外，本实用新型应用广泛，可用做电动修复的电极，用来对重金属污染的土壤、底泥进行修复；也可用作脱水固结的电极，用来对底泥进行脱水。

技术领域

本实用新型属于环境修复材料领域，具体为基于碳纤维集流体的复合塑料导电电极、基于复合塑料导电电极的电动修复系统以及脱水固结系统。

背景技术

软土、泥浆、污泥和尾矿等高含水量、低渗透性的细颗粒介质，其排水固结比较困难，当被重金属污染时，更难以修复。电动力学修复是一种很有潜力的方法，1993年Acar和Alshawabkeh首次较为系统地解释了电动修复的原理，为该技术的发展起到了重要的推动作用。电动修复是对污染土壤施加直流电场，污染物通过电渗、电迁移、电泳等机制在电极区富集，再将污染物进行集中处理或分离。将电极插入污染土壤中,施加直流电后，电极之间形成直流电场，以土壤孔隙中的游离水或者外加电解质溶液作为导电介质，在电场作用下带电离子向相应的电极方向迁移，土壤孔隙中的溶液通过电渗向阴极迁移，污染物主要通过电迁移和电渗方式离开处理区，从而达到修复的目的。电动修复适用于低渗透性土壤、泥浆和疏浚污泥，可用于泥浆脱水固结，并可原位修复多种重金属污染土壤，如镉、汞、锌、铅、铜、砷、铬和放射性核素(镭、铯)等。

传统的电极体系中，阳极材料常用的有贵金属电极以及石墨电极，然而贵金属的材料成本较高，难以大规模应用于土壤重金属污染修复。而石墨的可加工性能差、机械强度低，作用深度有限。因此，电极材料的局限性使得电动修复技术一直未能广泛地应用于软土地基处理。

导电塑料是一种新兴的电极材料，它由塑料和导电的碳材料组成，具有成本低、耐腐蚀、可塑性强等优势，因此具有较好的应用价值和发展潜力。现有技术中，存在以铜线作为导线的导电塑料电极，然而该电极仍存在不足之处。一方面，由于金属材料与塑料、碳材料的性质不同，成型过程中铜线和导电塑料结合不够紧密，导致电极内阻升高，增大了电能损耗。另一方面，铜质导线应用于电动修复时，可能向环境中带入金属铜的二次污染。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供基于碳纤维集流体的复合塑料导电电极、基于复合塑料导电电极的电动修复系统以及脱水固结系统，该导电电极具有耐腐蚀、可塑性强、不会产生二次污染的优点。

本实用新型提供的基于碳纤维集流体的复合塑料导电电极，包括1根或多根碳纤维导线和导电塑料电极主体；所述碳纤维导线镶嵌于所述导电塑料电极主体内，并贯穿所述导电塑料电极主体。

本实用新型中，导电塑料电极主体采用导电塑料制作，导电塑料指将塑料和碳材料混合后用塑料加工方式加工获得的复合材料；碳纤维导线是由碳纤维制成的导电芯体，具有质轻、抗拉强度大、电导率高、载流量大、耐腐蚀等特性。

为保证复合塑料导电电极的导电性和拉伸强度，碳纤维导线的直径优选为 2mm～5mm，电阻率优选为不高于2Ω·m。

作为优选，导电塑料电极主体为管状或板状。

当导电塑料电极主体为管状时，其外径为30mm～100mm，内径为20mm～80mm。

当导电塑料电极主体为管状时，导电塑料电极主体管壁上设有排水孔；排水孔孔径优选为4mm～10mm。

当导电塑料电极主体为管状时，碳纤维导线沿管状导电塑料电极主体的轴向贯穿导电塑料电极主体的管壁。

当导电塑料电极主体为板状时，其厚度为4mm～10mm。