[发明专利]用于废水处理的具有双极性电极的电解池

说明书

一种用于处理废水的电解池包括阳极组件、阴极组件和放置在阳极组件和阴极组件之间的至少一个双极性电极组件，使得阳极组件的阳极和阴极组件的阴极与双极性电极组件的双极板交错。每个双极性电极组件包括沿着由导电材料制成的螺栓在垂直方向上堆叠的一系列作为阳极或作为阴极操作的双极性电极，使得作为阳极操作的双极性电极与作为阴极操作的双极性电极以相对的方向定向，并且使它们的端部在预定部分上重叠并且通过导电间隔物分开。在优选的实施方案中，仅阳极和作为阳极操作的双极性电极包覆有催化剂，这节省成本并简化制造工艺。

技术领域

本发明涉及一种用于处理废水的电解池，该电解池包括多于一个双极性电极组件(bipolar electrode assembly)。

背景

废水处理系统的需求量很大，这是由于要求工业设施在排放前消除其难降解的水污染物(recalcitrant water pollutant)的更严格的废水处理法规以及由于目前全球清洁水的短缺。因此，对成本有效的、可持续的废水处理系统存在增加的需要，这些废水处理系统不需要添加化学品、不产生二次污染，并且具有最低的操作和维护要求。

处理难降解的废水的优选的方法是通过电化学氧化，这是一种用于消除范围广泛的污染物例如持久性有机污染物、二噁英、氮物质(例如氨)、药物、病原体、微生物及其他污染物的可持续的、安全的和高效的处理解决方案。一种用于处理废水的方法是通过对有机和/或无机污染物的直接电化学氧化，由此这样的污染物在阳极表面上被直接氧化。另一种方法是通过原位产生化学氧化物质(例如羟基、氯、氧或高氯酸根基团或化合物例如次氯酸盐、臭氧、或过氧化氢)来间接电化学氧化有机污染物和/或无机污染物。这些化学氧化物质直接在阳极表面上产生并且随后氧化废水溶液中的污染物。

在采用电化学氧化用于处理废水的系统中，阳极催化剂可以选自包括铂、氧化锡、氧化锑锡、氧化钌、氧化铱、掺杂铌的氧化锑锡、石墨、氧化锰的组，或者它可以是更昂贵但高效的催化剂，例如金刚石或掺杂硼的金刚石。阳极催化剂还可以是另外包含选自包括铁、氟、铂和镍的组的掺杂剂的掺杂铌的氧化锑锡，或掺杂有钼、铬、铋、钨、钴、镍、钯、铌、钽、铂、钯、钒、铼和这样的掺杂剂的混合物的氧化锡，或分散在铌、钯、碳化物、氮化物、硼化物、耐腐蚀金属、合金和金属氧化物例如铌、五氧化二铌、氧化锌或碳化铌上的氧化锑锡。阴极催化剂可以是铂、氧化锰、石墨、碳、钯、铑、镍及其氧化物，但是阴极优选地是由镍、不锈钢、钛、镍-钴-镧氧化物(NiCoLaOx)等制成的未包覆的基底。当在用于废水处理的阴极上不需要这样的催化剂时，这代表了比使阳极和阴极两者包覆有昂贵的催化剂更经济的备选方案。

双极性电极已经在用于生产卤氧溶液(oxyhalogen solution)或用于其他电解过程的电解池中被使用。双极性电池在比单极性电池(monopolar cell)更高的电压和更低的电流下运行(具有相同的反应面积和在相同的电流密度下操作)，并且这有助于降低电源的成本和用于向电池供应电能的导体的尺寸。