一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置制造方法
【專利摘要】一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，包括設(shè)在電解槽里的陽極、陰極和中間電極；所述陰極和陽極分別與直流電源的負(fù)極和正極連接，所述陰極和陽極均為圓柱形且同心安裝在圓柱形電解槽的外壁和中心；所述中間電極為顆粒型可溶性金屬并裝填在陽極與陰極之間；在陽極與中間電極之間及中間電極與陰極之間設(shè)有隔膜。本發(fā)明大大增加了電解槽的面體比，使具有一定流速的含氟廢水在電場作用下的遷移動(dòng)力和效率得到提高，具有極高的電化學(xué)性能；其電流效率達(dá)到92%；單位時(shí)空產(chǎn)率比原有提高60%；平均除氟率≥95%。
【專利說明】一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于處理廢水的電化學(xué)反應(yīng)器，特別是涉及一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]區(qū)域水源含氟量大于1.0mg/L就能造成地方性氟中毒。我國有將近1.2億人生活在高氟地區(qū)，目前在我國氟受害者多達(dá)幾千萬人。除少數(shù)地區(qū)自然因素外，造成高氟污染的主要原因是大量高氟工業(yè)廢水的排放。因此，國家對含氟廢水的排放已制定了嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)(國家一級排放標(biāo)準(zhǔn):含氟量〈10mg/L)。目前含氟廢水的處理主要采用化學(xué)沉淀法和吸附法?；瘜W(xué)沉淀法一般用于處理高濃度的含氟廢水；吸附法主要用于水量較小的飲用水的深度處理。但是采用這兩種方法進(jìn)行水處理很難達(dá)到現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)，而且運(yùn)行費(fèi)用非常高，除氟效率低，技術(shù)上有很多問題難以突破。采用電化學(xué)設(shè)備進(jìn)行水處理已有悠久的歷史。傳統(tǒng)的電化學(xué)設(shè)備通常為二維電凝聚水處理裝置，是采用二維平板電極在直流電場的作用下，利用可溶性陽極向溶液中溶出金屬離子，金屬離子經(jīng)過水解、聚合形成一系列多核羥基絡(luò)合物和氫氧化物，這些產(chǎn)物吸附能力很強(qiáng)，起到凝聚、吸附等作用，以去除水中有害物質(zhì)。但是傳統(tǒng)的二維平板電極面體比較小，單位槽體處理量小，電流效率低(尤其是在電導(dǎo)率低時(shí))，因而在實(shí)際使用中難以有突破性地進(jìn)展。CN 101514040A提供了一種三維電極反應(yīng)器及其在難降解有機(jī)廢水處理中的應(yīng)用，其中三維電極反應(yīng)器由槽體、電陰極、電陽極、粒子中間電極、隔膜板和直流電源構(gòu)成；電陰極和電陽極均由高純石墨制成，分別置于槽體兩邊，并分別與直流電源的負(fù)極和正極連接；隔膜板位于槽體內(nèi)靠近電陰極一側(cè)；粒子電極填充于槽體內(nèi)電陰極和隔膜板之間；電陽極下方有進(jìn)水口，電陰極上方有出水口，隔膜板上布滿Imm的微孔；粒子電極為活性炭顆粒。
[0003]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種深度處理廢水的三維電凝聚裝置，以增加電解槽的面體比，增大物質(zhì)的傳質(zhì)速度，提高電流效率和單位
時(shí)空產(chǎn)率。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是:包括設(shè)在電解槽里的陽極、陰極和中間電極；所述陰極和陽極分別與直流電源的負(fù)極和正極連接，其特征在于，所述陰極和陽極均為圓柱形且同心安裝在圓柱形電解槽的外園和中心；所述中間電極為顆粒型可溶性金屬并裝填在陽極與陰極之間；在陽極與中間電極之間及中間電極與陰極之間設(shè)有隔膜。
[0006]所述陰極與中間電極之間裝有自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的清洗刷；以去除陰極上的污垢，確保電解槽的導(dǎo)電性能。
[0007]所述自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的清洗刷是通過安裝在圓柱形陰極桶上端蓋的電機(jī)和減速機(jī)及與之連接的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和連接橫桿驅(qū)動(dòng)清洗刷慢速旋轉(zhuǎn)。[0008]進(jìn)一步，所述顆粒型可溶性金屬是粒度為4~6毫米的鐵和鋁的混合顆粒；鐵和鋁的重量比為1:1~5。優(yōu)選1:3。所述鐵和鋁的顆粒；它們在電場的作用下溶出金屬離子并形成氫氧化物，在直流電場的作用下以緊密吸附氟離子。
[0009]進(jìn)一步，所述隔膜為PTF網(wǎng)孔隔膜，具有較高的流體通過率和耐腐蝕的特點(diǎn)。
[0010]進(jìn)一步，所述陽極為不溶性鈦銥陽極，所述陰極為Cr1Ni18Ti9不銹鋼陰極。
[0011]進(jìn)一步，所述陰極通過設(shè)在圓柱形陰極桶下端一側(cè)的陰極輸入栓與電源負(fù)極連接。
[0012]進(jìn)一步，所述陽極通過設(shè)在圓柱形陽極下端的陽極輸入栓與電源正極連接。
[0013]本發(fā)明的陰極桶呈圓柱形，陰極桶內(nèi)的水流方向與電子流方向垂直，具有極高的電化學(xué)性能。根據(jù)廢水中的氟離子具有半徑小、電負(fù)性強(qiáng)、極易被吸附的特點(diǎn)，在直流電場作用下，氟離子迅速向陽極遷移；而中間電極由陽極和陰極供給電流流到其粒子表面，引起電化學(xué)反應(yīng)，使中間電極溶出金屬離子并形成氫氧化物，緊密吸附氟離子，以達(dá)到去除的目的。 [0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果:
(O陽極與陰極之間裝填有顆粒型可溶性金屬材料作為中間電極，這種帶有顆粒型可溶性中間電極作為擴(kuò)展陽極的電解槽為三維單極性電凝聚槽，大大增加了電解槽的面體t匕，使得單位槽體的處理量增大；且粒子間距小，進(jìn)而增大了物質(zhì)的傳質(zhì)速度，提高電流效率；其電流效率由原為80%提高到92% ;也提高了單位時(shí)空產(chǎn)率；使同槽體積比處理量增大了 60%。
[0015](2)陽極、中間電極、陰極的極間裝有PTF網(wǎng)孔隔膜，形成電勢梯度電場，極間距離小，導(dǎo)電率高；且PTF網(wǎng)孔隔膜具有微孔徑和耐腐蝕的特點(diǎn)，使電解槽內(nèi)形成梯度電場；
(3 )中間電極與陰極之間裝有自動(dòng)旋轉(zhuǎn)的清洗刷，能夠及時(shí)去除陰極上的污垢，確保電解槽的導(dǎo)電性能。
[0016](4)陰極桶為圓柱形,易于陰極桶內(nèi)的水流方向與電流方向垂直,使具有一定流速的含氟廢水在電場作用下的遷移動(dòng)力和效率得到提高，具有極高的電化學(xué)性能；電流效率達(dá)到92%，單位時(shí)空產(chǎn)率比原有提高60% ;平均除氟率> 95%。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]附圖為本發(fā)明一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0019]實(shí)施例:參照圖1:
本實(shí)施例的電陰極是安裝在圓柱形電解槽外園的圓柱形陰極桶3。陰極桶3的下端一側(cè)設(shè)有用于連接電源負(fù)極的陰極接線耳31。在陰極桶3的中心同心安裝有圓柱形陽極4 ；陽極4的下端設(shè)有用于連接電源正極的陽極輸入栓41。
[0020]在陽極4與陰極3之間裝填有顆粒型可溶性金屬作為中間電極5 ;本實(shí)施例的可溶性金屬是粒度為4~6毫米的鐵和鋁的混合顆粒；其鐵和鋁的重量比為1:3。它們在電場的作用下溶出金屬離子并形成氫氧化物，在直流電場的作用下以緊密吸附氟離子。[0021 ] 陽極4與中間電極5之間設(shè)有陽極PTF網(wǎng)孔隔膜51，在中間電極5與陰極3之間設(shè)有陰極PTF網(wǎng)孔隔膜52。
[0022]在陰極桶3的上、下端分別設(shè)有上端蓋I和下端蓋2 ;用于吊裝的吊鉤7通過電焊固定在陰極桶3上端蓋I上，吊鉤7與上端蓋I之間設(shè)有密封墊11，在陰極桶3的上端蓋7上方裝有電機(jī)8，電機(jī)8的下端安裝有與電機(jī)8配套的擺線雙極減速機(jī)9 ;電機(jī)8和減速機(jī)9通過穿過上端蓋I的轉(zhuǎn)動(dòng)軸81和橫桿82驅(qū)動(dòng)清洗刷6旋轉(zhuǎn)，用于去除陰極桶內(nèi)壁上的污垢，確保電解槽的導(dǎo)電性能。
[0023]當(dāng)直流電源接通后，陽極、陽極PTF網(wǎng)孔隔膜、中間電極、陰極和陰極PTF網(wǎng)孔隔膜形成電勢梯度電場，中間電極為顆粒狀態(tài)，可提高導(dǎo)電率，尤其能提高電導(dǎo)率低的廢水的電解效率；PTF網(wǎng)孔隔膜具有微孔徑和耐腐蝕的特點(diǎn)，使電解槽內(nèi)形成梯度電場。陰極桶為圓柱形Cr1Ni18Ti9.Ni不銹鋼材料，耐腐蝕性強(qiáng)；將陰極桶做成圓柱形，易于使陰極桶3內(nèi)的水流方向與電流方向精確垂直，使具有一定流速的含氟廢水在電場作用下，氟離子加速向陽極遷移，使遷移動(dòng)力和效率得到提高，極大地提高電解槽的電化學(xué)性能。 [0024]本實(shí)施例的工作過程為:將待處理的含氟廢水從電解槽的入水口輸送至陰極桶；陰極桶通過陰極接線耳連接直流電源的負(fù)極，陽極通過陽極輸入栓連接直流電源的正極；調(diào)整陽極和陰極之間的電壓至8V，電流至600A。直流電源接通后，陽極、陽極PTF網(wǎng)孔隔膜、中間電極、陰極和陰極PTF網(wǎng)孔隔膜形成電勢梯度電場，在電場的電勢梯度作用下，含氟廢水中的氟離子發(fā)生向極板方向的橫向運(yùn)動(dòng)，氟離子迅速向陽極遷移，而中間電極由于陽極和陰極供給電流流到其粒子表面，引起電化學(xué)反應(yīng)，使得中間電極迅速溶出金屬離子并形成氫氧化物，緊密吸附氟離子，達(dá)到去除氟離子的目的；工作過程中，可開啟電機(jī)，并配合擺線雙極減速機(jī)調(diào)至合適的的速度，使得清洗刷桶不斷旋轉(zhuǎn)，去除陰極桶內(nèi)壁上的污垢，確保電解槽的導(dǎo)電性能。
[0025]采用本實(shí)施例進(jìn)行含氟廢水的深度處理，克服了傳統(tǒng)平板電極的缺陷，增加了電解槽的面體比，使得單位槽體的處理量增大，充填或流動(dòng)化的電極粒子容易交換；粒子間距小，傳質(zhì)速度進(jìn)而改善，電流效率可達(dá)92%以上，單位時(shí)空產(chǎn)率同槽體積比處理量增大60%，平均除氟率可達(dá)95%以上，達(dá)到深度去除氟離子的目的。處理后的廢水符合《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8789-88)。
【權(quán)利要求】
1.一種深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，包括設(shè)在電解槽里的陽極、陰極和中間電極；所述陰極和陽極分別與直流電源的負(fù)極和正極連接，其特征在于，所述陰極和陽極均為圓柱形且同心安裝在圓柱形電解槽的外園和中心；所述中間電極為顆粒型可溶性金屬并裝填在陽極與陰極之間；在陽極與中間電極之間及中間電極與陰極之間設(shè)有隔膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陰極與中間電極之間裝有自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的清洗刷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述自動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)的清洗刷是通過安裝在圓柱形陰極桶上端蓋的電機(jī)和減速機(jī)及與之連接的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和連接橫桿驅(qū)動(dòng)清洗刷慢速旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述顆粒型可溶性金屬是粒度為4~6毫米的鐵和鋁的混合顆粒；鐵和鋁的重量比為1:1~5;它們在電場的作用下溶出金屬離子并形成氫氧化物，在直流電場的作用下吸附氟離子。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述隔膜為PTF網(wǎng)孔隔膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陽極為不溶性鈦銥陽極，陰極為Cr1Ni18Ti9不銹鋼陰極。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陰極通過設(shè)在圓柱形陰極桶下端一側(cè)的陰極輸入栓與電源負(fù)極連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1 或2或3所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述陽極通過設(shè)在圓柱形陽極下端的陽極輸入栓與電源正極連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述深度處理含氟廢水的三維電凝聚裝置，其特征在于，所述鐵和鋁的重量比為1:3。
【文檔編號】C02F1/463GK104030412SQ201410301450
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】楊小佳 申請人:楊小佳