[发明专利]改善换流阀外冷水系统膜污染的阳极材料和电化学方法

说明书

本发明公开了一种改善换流阀外冷水系统膜污染的阳极材料，阳极材料由内到外分别为基体层、中间层、催化氧化层，基体层为经过处理的多孔亚氧化钛，中间层为多壁碳纳米管‑萘酚膜，催化表层为掺杂Ce的RuS₂/RuO₂复合物纳米颗粒。本发明用于外冷水系统的阳极材料，既可高效去除补水中的膜污染物质，同时也能保持电化学反应的稳定性。本发明还公开了一种改善换流阀外冷水系统膜污染的电化学方法。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，涉及一种改善换流阀外冷水系统膜污染的阳极材料，本发明还涉及改善换流阀外冷水系统膜污染的电化学方法。

背景技术

在高压直流输电工程领域，换流阀是换流站实现交流电和直流电转换的核心部件。在正常运行过程中，换流阀承受着大电流和高电压，会产生大量的热，因此需要阀冷却水系统对其进行降温。高效可靠的阀冷却水系统是确保换流阀安全可靠运行的关键。阀冷却水系统主要包括阀内冷水系统（封闭）和阀外冷水系统（敞开）两部分，两者协同完成对换流阀的持续冷却。其中阀外冷水系统通过冷却塔持续对阀内水冷系统管道进行冷却，间接控制着换流阀的散热，对换流阀的安全运行至关重要。

阀外冷水系统的补水来源包括地表水、地下水、中水等。通常外冷水中含有较多的有机污染物，补水的硬度较高，且受补水地区的水质条件影响较大。外冷水补水若处理不当，长期循环运行会加大外冷水系统结垢风险，影响系统换热效率。目前，对外冷水补水的处理工艺为：对补水进行过滤、软化、反渗透再经过外冷水循环系统，通常对外冷水补水常采用离子交换树脂进行软化处理，某些换流站还同时配备了反渗透系统对软化后的补水进行深度净化。经过反渗透处理后的水质条件可以得到明显改善，但随着反渗透系统长期运行，会出现反渗透膜的污染与堵塞现象，导致反渗透系统产水率低、膜寿命缩短等系列问题。其主要原因是补水中的钙离子、镁离子、大分子有机物、微生物等堵塞了膜孔，造成了反渗透膜污染，膜产水率下降，前期即使进行了补水的软化处理，反渗透系统的压力依然较大。因此，减缓换流阀外冷水系统反渗透膜的污染，对阀冷却水系统长期稳定运行有着较为重要的作用。

在电化学水处理技术中，阳极是其核心，阳极材料的性能直接影响着电化学过程的处理效果。针对当前外冷水补水的复杂状况，开发出适合外冷水系统反渗透膜污染控制的高效电化学阳极材料与电化学处理方法至关重要。

发明内容

本发明的目的是提供一种改善换流阀外冷水系统膜污染的阳极材料，既可高效去除补水中的膜污染物质，同时也能保持电化学反应的稳定性。

本发明的另一目的是提供一种改善换流阀外冷水系统膜污染的电化学方法。

本发明所采用的技术方案是，改善换流阀外冷水系统膜污染的阳极材料，阳极材料由内到外分别为基体层、中间层、催化氧化层，基体层为经过处理的多孔亚氧化钛，中间层为多壁碳纳米管-萘酚膜，催化表层为掺杂Ce的RuS₂/RuO₂复合物纳米颗粒。

本发明采用的第二种技术方案是，改善换流阀外冷水系统膜污染的电化学方法，具体为：外冷水补水依次经过过滤、软化、反渗透处理进入外冷循环系统，软化和反渗透之间增加旁路进行电化学处理，即就是经软化的补水一部分直接进行反渗透，一部分经电化学处理处理后再进行反渗透，电化学处理的阳极为前述的阳极材料，阴极为与阳极相同面积大小的不锈钢板导电材料。

本发明第二种技术方案的特征还在于，

电化学处理时电流密度范围为1~20mA/cm²，pH范围为6~9，温度范围为15~45℃。

阳极材料的制备方法，具体按照如下步骤实施：

步骤1，对亚氧化钛基体预处理，得到还原态的多孔亚氧化钛基体，即就是材料A；

步骤2，采用涂覆法在材料A上形成多壁碳纳米管-萘酚膜中间层，得到材料B；