[发明专利]一种旋流电渗滤回收装置及其在处理污泥中重金属的应用

权利要求书

1.一种旋流电渗滤回收装置，其特征在于，包括筒体、阳极棒(1)、旋流单元、过滤组合层和阴极液循环系统，所述阴极液循环系统包括阴极液室(5)和循环管路(6)，所述筒体的轴向两端分别设为污泥入口和污泥出口，所述筒体包括共中心轴线设置的内筒(2)和外筒(3)，在所述内筒(2)与外筒(3)之间沿径向由内至外依次设置过滤组合层和阴极液室(5)，在所述外筒(3)上设有与阴极液室(5)连通的阴极液入口(3.1)和阴极液出口(3.2)，所述循环管路(6)的两端分别与阴极液入口(3.1)和阴极液出口(3.2)连接，在所述循环管路(6)上设有动力泵和用于净化阴极液的处理池(7)，在所述处理池(7)中设有生物炭或者电絮凝设施；所述外筒(3)与电源的负极连接，在所述内筒(2)上排列设置多个与过滤组合层连通的通孔；

所述阳极棒(1)设置在筒体内且二者的中心轴线重合，所述阳极棒(1)与电源的正极连接；

所述阳极棒(1)包括金属棒本体和催化剂层，所述金属棒本体的基材为钛，其中，钛的质量分数为86％-99％，所述催化剂层设置在金属棒本体的表面上，所述催化剂层包括原料组分RuO₂、IrO₂和TiO₂，所述催化剂层中原料组分RuO₂:IrO₂:TiO₂的摩尔浓度比为1:2:7，所述催化剂层的电镀量为0.01-0.1mol/cm²；

所述旋流单元设置在内筒(2)内且数量为多个，多个旋流单元沿阳极棒(1)长度方向依次间隔设置，每个旋流单元均包括多个环向设置的旋流叶片(4)；所述旋流叶片(4)的径向外端与内筒(2)连接而径向内端与阳极棒(1)连接；

所述过滤组合层包括远离内筒(2)设置的阳离子透过膜(9)。

2.根据权利要求1所述的旋流电渗滤回收装置，其特征在于，所述过滤组合层还包括过滤层(10)，所述过滤层(10)环向包裹在内筒(2)的外侧面上，所述阳离子透过膜(9)环向包裹在过滤层(10)上，且与外筒(3)相对；

所述过滤层(10)为涤纶滤布、丙纶滤布、维纶滤布中的任意一种，所述过滤层(10)的滤孔孔径为50-350μm，断裂伸长率为10％-45％，耐热性为90-180℃；

所述阳离子透过膜(9)的离子交换容量为0.8-3.5mEq/g，选择性为90％-99.99％，厚度为5-70μm。

3.根据权利要求1所述的旋流电渗滤回收装置，其特征在于，所述阴极液入口(3.1)和阴极液出口(3.2)相对于外筒(3)的几何中心中心对称设置，且阴极液入口(3.1)所在位置的高度低于阴极液出口(3.2)所在位置的高度。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的旋流电渗滤回收装置，其特征在于，所述阴极液循环系统还包括多个支撑块(8)，所述支撑块(8)环向间隔设置在阴极液室(5)中。

5.根据权利要求4所述的旋流电渗滤回收装置，其特征在于，所述阴极液室(5)中的阴极液包括摩尔浓度为0.01-0.1mol/L的硝酸溶液、0.01-0.2mol/L的醋酸溶液、4-7mmol/L的乙二胺四乙酸、4-7mmol/L的N,N-二羧甲基丙氨酸三钠盐、0.1-0.4mol/L的柠檬酸、0.1-0.5mol/L的草酸中的任意一种。

6.根据权利要求5所述的旋流电渗滤回收装置，其特征在于，所述电源为直流电源或者脉冲电源，直流电源的电流≤1A，脉冲电源的脉冲幅值为1-10V，脉宽为1-4s，脉冲周期为2-9s。

7.根据权利要求6所述的旋流电渗滤回收装置，其特征在于，所述通孔沿所述筒体长度方向环向间隔设置在内筒(2)上，所述内筒(2)上通孔的孔密度为20％-70％，通孔的孔径大小为0.4-1.2mm。