[实用新型]一种风力致电电化学还原处理硝酸盐的实验装置

说明书

本实用新型提供了一种风力致电电化学还原处理硝酸盐的实验装置，包括风力发电机、支架、吹风机、电解池、阴极、阳极和磁力搅拌器，所述风力发电机与吹风机利用所述支架固定在同一水平线上，所述风力发电机的正极与电解池中阳极相连，所述风力发电机的负极与电解池中的阴极相连，所述电解池置于磁力搅拌器上方；一种高效简便的风力致电驱动电化学还原硝酸盐实验装置，其通过风力发电机将风能转化为电能，从而驱动电化学还原反应的进行，该装置结构简单、操作便捷，可有效去除废水中的硝酸盐。

技术领域

本实用新型涉及清洁能源利用技术领域，尤其涉及一种风力致电电化学还原处理硝酸盐的实验装置。

背景技术

水资源是人类赖以生存和发展的重要物质保障，然而随着经济的迅速发展和工业化进程的加快，人类活动对水体环境造成了严重的破坏，其中，硝酸盐已成为水资源的重要污染物之一。

水体中硝酸盐的常规去除方法主要有物理法、生物法、化学催化法等。物理法包括膜分离法、离子交换法等，其中，膜分离法包括电渗析和反渗透，该方法所采用的膜组件易受到污染，对于废水预处理要求严格，工程处理成本较高；离子交换法可重复利用性能高、运行成本低，但其对硝酸盐吸附处置的性能差，并不能将硝酸盐转化为无害的氮气；生物反硝化法是目前最具有发展前景的脱氮方法，该方法可将硝酸盐彻底还原为氮气，但该技术受微生物所需营养物质、水体pH值、温度等环境因素限制，不适合实际工程中地表水以及地下水硝酸盐的处置；化学催化法是国内外研究较为成熟的方法，其利用氢气作为还原剂、贵金属作为催化剂，可以快速有效地将硝酸盐还原为氮气，但贵金属成本较高，氢气安全性较低，在工业化应用中受到限制。

与上述技术相比，电化学还原技术以其高效、产物可控、无二次污染及占地面积小等优势在硝酸盐还原研究方面备受关注。电化学还原法不需价格昂贵的贵金属作催化剂，可将硝酸盐高效还原为氮气，是一种环境友好型的处置技术，其具有较高的应用前景。公开号为CN 202576055 U的实用新型专利提及了一种电化学还原硝酸盐的装置，包括电解槽、直流电源、离子交换膜，其阴极为Ti纳米电极，阳极为Ti/Pt电极，反应槽由离子交换膜隔开，硝酸盐在阴极被还原为亚硝酸盐、铵盐和氮气，该装置结构简单，硝酸盐还原效率比Ti阴极高、出水水质好，但其存在制造成本高、维护保养繁琐的不足。专利CN 204022519 U公开了一种用于处理水中硝酸盐的装置，其主要由电解槽、直流电源、磁力搅拌器、储水配水装置组成，电解槽设有出水口与进水口，储水配水装置分别与进、出水口连接，电解槽内设有阴极、阳极和粒子电极，阴极为铜电极，阳极为Ti/RuO₂电极，粒子电极由活性炭和泡沫金属铜组成，利用电解槽内的三维电极增强了硝酸盐的传质，通过电化学氧化还原作用有效地去除硝酸盐，该装置硝酸盐处理效率高、易于自动化控制，但该装置存在集成成本高、维护要求严格、且Ti/RuO₂电极易中毒的缺陷，其工程应用性能欠佳。

硝酸盐电化学还原处置技术虽然有绿色环保的优点，但其电能消耗大，继而制约了其工程应用，如何实现低电能耗用是该技术急需突破的瓶颈。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提出一种高效简便的风力致电驱动电化学还原硝酸盐实验装置，其通过风力发电机将风能转化为电能，从而驱动电化学还原反应的进行，该装置结构简单、操作便捷，可有效去除废水中的硝酸盐。

为了解决上述的问题，本实用新型提出一种风力致电电化学还原处理硝酸盐的实验装置，包括风力发电机、支架、吹风机、电解池、阴极、阳极和磁力搅拌器，所述风力发电机与吹风机利用所述支架固定在同一水平线上，所述风力发电机的正极与电解池中阳极相连，所述风力发电机的负极与电解池中的阴极相连，所述电解池置于磁力搅拌器上方。

进一步改进在于：所述吹风机与风力发电机之间距离为8～30cm。

进一步改进在于：所述风力发电机内阻为140欧姆。