一種spe電解槽的布水結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】一種SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，包括集水槽、離子交換膜和在離子交換膜兩側(cè)的陽極室和陰極室；離子交換膜材料為陰離子交換膜或陽離子交換膜；陽極室上設(shè)有陽極進(jìn)水口和陽極出水口，陰極室上設(shè)有陰極進(jìn)水口和陰極出水口，集水槽上設(shè)有集水槽進(jìn)水口和集水槽出水口；待處理的廢水源連接到陽極進(jìn)水口，陽極出水口連接到集水槽進(jìn)水口，集水槽出水口連接到陰極進(jìn)水口，陰極出水口連接到處理后的處理水。本實用新型布水方式簡單，無需外加自來水作為陰極電解液；陽極出水pH低，進(jìn)入陰極后極大降低陰極pH并減小陰陽極之間pH濃差，使得電解槽槽壓得到大幅降低；因陰極pH降低，陰極結(jié)垢與堵塞幾率降低；最終出水接近于中性。
【專利說明】一種SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域水處理工業(yè)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種SPE電解槽 的布水結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002] 許多工業(yè)廢水可生化性差，此外包含大量氨、氰、酚類、吡啶、喹啉等眾多無機及芳 香族有毒有害物質(zhì)，難于生化降解。電化學(xué)高級氧化是處理此類工業(yè)廢水的有效方法，電化 學(xué)氧化利用電極表面產(chǎn)生的自由基（如羥基自由基直接氧化）或生成的氧化劑（如次氯酸 間接氧化），可有效氧化降解水中有機污染物。此外，陰極可以在較低的電勢下，在陰極發(fā)生 電催化還原水中質(zhì)子產(chǎn)氫。然而，較高能耗一致是困擾電氧化技術(shù)應(yīng)用于廢水處理的瓶頸， 并且由于傳統(tǒng)電解槽的開放式設(shè)計，陰極產(chǎn)氫無法有效的回收。
[0003] 本實用新型采用基于SPE質(zhì)子交換膜改進(jìn)設(shè)計的電解池有效減小了電極間距并 降低能耗，規(guī)避了向原水添加支持電解質(zhì)而產(chǎn)生的成本增加問題，并利用質(zhì)子交換膜阻隔 陰陽極室，有效分離了陽極產(chǎn)氯氣、氧氣與陰極所產(chǎn)氫氣。然而，由于質(zhì)子交換膜無法避免 陽離子從陽極向陰極的滲透，因此，陰極在發(fā)生H +還原產(chǎn)氫的同時，有大量的0!Τ離子與 Na+、Ca2+等陽離子結(jié)合生成堿（反應(yīng)式）。盡管利用液體陰極設(shè)計可有效降低在陰極發(fā)生 堿性沉淀物結(jié)垢（如Ca(0H) 2、NaOH等），但長時間運行仍舊會帶來質(zhì)子交換膜在陰極側(cè)的 結(jié)垢風(fēng)險，降低質(zhì)子交換膜電導(dǎo)率與陰極電化學(xué)面積。
[0004] 此外，由于質(zhì)子交換膜的分隔，陽極在電氧化過程因產(chǎn)生大量H+使得陽極pH降 低，而陰極因大量產(chǎn)氫消耗H+，使得H +濃度降低pH升高，帶來濃差電位。為克服濃差電位 并維持電流強度，必須將SPE電解槽槽壓升高，由此導(dǎo)致能耗增加。如若外加酸堿調(diào)節(jié)陰陽 極pH又勢必增加運行成本，帶來后續(xù)處理水脫鹽的壓力。因此，需利用合理的SPE電解槽 運行方式調(diào)節(jié)SPE陰、陽兩極之間因離子交換膜分隔產(chǎn)生的pH濃差。 實用新型內(nèi)容
[0005] 本實用新型的目的在于設(shè)計一種新型的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，解決上述問題。
[0006] 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案如下：
[0007] -種SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，包括集水槽、離子交換膜和在所述離子交換膜兩側(cè) 的陽極室和陰極室；所述離子交換膜材料為陰離子交換膜或陽離子交換膜；所述陽極室上 設(shè)有陽極進(jìn)水口和陽極出水口，所述陰極室上設(shè)有陰極進(jìn)水口和陰極出水口，所述集水槽 上設(shè)有集水槽進(jìn)水口和集水槽出水口；
[0008] 待處理的廢水源連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水 口，所述集水槽出水口連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水口連接到處理后的處理水。 [0009] 所述陽極室包括陽極端板、多孔陽極支撐材料和陽極催化層，所述陽極端板上面 向所述離子交換膜的一側(cè)設(shè)有陽極流場槽，所述陽極流場槽的進(jìn)水端設(shè)有所述陽極進(jìn)水 口，所述陽極流場槽的出水端設(shè)有所述陽極出水口；所述陽極催化層和所述多孔陽極支撐 材料密封設(shè)置在所述陽極端板與所述離子交換膜之間；所述陽極催化層位于所述離子交換 膜與所述多孔陽極支撐材料之間，并且緊貼在所述多孔陽極支撐材料上；所述多孔陽極支 撐材料上設(shè)有陽極集流體，所述陽極集流體密封伸出所述陽極端板與所述離子交換膜之 外；
[0010] 所述陰極室包括陰極端板和多孔陰極催化材料，所述陰極端板上面向所述離子交 換膜的一側(cè)設(shè)有陰極流場槽，所述陰極流場槽的進(jìn)水端設(shè)有所述陰極進(jìn)水口，所述陰極流 場槽的出水端設(shè)有所述陰極出水口；所述多孔陰極催化材料密封設(shè)置在所述陰極端板與所 述離子交換膜之間；所述多孔陰極催化材料上設(shè)有陰極集流體，所述陰極集流體密封伸出 所述陰極端板與所述離子交換膜之外。
[0011] 待處理的廢水源連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水 Π ；
[0012] 所述集水槽出水口分為兩路，一路連接到處理后的處理水，另一路連接到所述陰 極進(jìn)水口；所述陰極出水口也連接到所述集水槽進(jìn)水口。
[0013] 待處理的廢水源連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水 口，所述集水槽出水口連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到處理后的處理水。
[0014] 待處理的廢水源分為兩路，一路直接連接到所述集水槽進(jìn)水口，另一路連接到所 述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水口；
[0015] 所述集水槽出水口連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到處理后的處理 水。
[0016] 一種使用權(quán)利要求1或2所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的布水方法：待處理的廢 水以流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min進(jìn)入所述陽極室，待處理的廢水在陽極發(fā)生電氧化作 用下得到降解與礦化，處理水從所述陽極出水口排入所述集水槽，所述集水槽的出水再以 與所述陽極進(jìn)水口相同流速Q(mào)流入陰極室，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，排出SPE電解槽。
[0017] 一種使用權(quán)利要求3所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的布水方法：
[0018] 待處理的廢水以流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min進(jìn)入所述陽極室，待處理的廢水 在陽極發(fā)生電氧化作用下得到降解與礦化，處理水從所述陽極出水口排入所述集水槽；所 述集水槽的出水以10% -50% Q的流速進(jìn)入陰極，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，陰極出水返回至所述 集水槽；最后所述集水槽的出水以流速Q(mào)排出SPE電解槽。
[0019] 一種使用權(quán)利要求6所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的布水方法：
[0020] 待處理的廢水首先以流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min進(jìn)入所述陰極室，待處理的 廢水在陰極發(fā)生電解還原產(chǎn)氫后從所述陰極室排出進(jìn)入所述集水槽，所述集水槽的出水再 以相同流速Q(mào)流入所述陽極室，在陽極發(fā)生電氧化作用使有機物得到降解與礦化，最后排 出SPE電解槽。
[0021] 一種使用權(quán)利要求7所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的布水方法：
[0022] 待處理的廢水首先將總流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min,分配成Ql流速進(jìn)入所述 集水槽和10% -50% Ql流速進(jìn)入所述陰極室，待處理的廢水在陰極發(fā)生電解還原產(chǎn)氫后 從所述陰極室排出再匯入所述集水槽與所述待處理的廢水混合；所述集水槽混合液再以流 速Q(mào)流入所述陽極室，在陽極發(fā)生電氧化作用使有機物得到降解與礦化，最后排出SPE電解 槽。
[0023] 本實用新型目的是提供一種基于固態(tài)電解質(zhì)"零間距"電解槽的布水及運行方式 的改進(jìn)設(shè)計，解決因離子交換膜分隔SPE陰、陽兩極產(chǎn)生的pH濃差，以及由此帶來的槽壓升 高與能耗增加，最終獲得一種低能耗高效電化學(xué)氧化處理難降解有機廢水的裝置。
[0024] 該電氧化電解槽設(shè)計如圖1和圖2所示。
[0025] (1)本實用新型中，陽極室由陽極端板、陽極流場、硅膠密封圈、陽極集流體、多孔 陽極支撐材料、陽極催化層組成，其中多孔陽支撐材料為鎢絲、鈦絲、鑰絲、鈮絲等耐腐蝕的 金屬絲編制網(wǎng)，其目數(shù)為50-400目，金屬絲的直徑為10-500微米，金屬絲網(wǎng)的厚度為100 微米-1000微米；如用泡沫鈦網(wǎng)作為陽極支持材料，其厚度約為300微米-2000微米；如用 多孔鈦板做支持材料，其厚度為500-3000微米，孔隙率大于40% ;陽極催化層為RuO2-TiO2, PbO2, Sn02-Sb203, Nb2O5-SnO2, SnO2-In2O3, IrO2-Ta2O5，稀土金屬氧化物-SnO2 中的一種或者 多種的混合物。
[0026] (2)本實用新型中，陰極由陰極端板、陰極流場、硅膠密封圈、多孔陰極催化材料， 陰極集流體五部分組成；陰極端板為鎳或不銹鋼鍍鎳等材料制成，陰極流場設(shè)計與陽極流 場一致，為橫向或縱向蛇形、梳狀凹槽排布，槽寬1-3毫米，槽深0. 5-2. 0毫米，兩條或三條 流道槽并行設(shè)置，流場槽道從進(jìn)水口開始至出水口結(jié)束；多孔陰極催化材料為適用于堿性 水電解槽中的析氫陰極電催化材料，如Ni, Raney Ni, Ni-S，Ni-Mo, Ni-Mo-S等；
[0027] (3)本實用新型"零間距"電解槽的陰極室與陽極室緊密相連，僅由離子交換膜阻 隔分開，所用的離子交換膜材料為陽離子交換膜（如Nafion膜）或者陰離子交換膜，膜的厚 度為50-150微米（μ m);"零間距"電解槽上所施加工作電壓為2-4伏特，電解槽工作電流 密度為1-20毫安/平方厘米；
[0028] (4)本實用新型中SPE電解槽陽極、陰極板上各有一個進(jìn)水口，進(jìn)水口在極板底部 與流場始端相連；SPE電解槽陽極、陰極各有一個出水口，出水口設(shè)在極板上部側(cè)面，與流 場末端相連。
[0029] (5)本實用新型中SPE電解槽存在以下幾種布水方式，如圖3至圖6所示：
[0030] (a)如圖3所示，廢水以流速Q(mào)(0. 02-0. 10ml/cm2· min)進(jìn)入SPE電解槽陽極（步驟 311)，廢水在陽極發(fā)生電氧化作用下得到降解與礦化，處理水從陽極出口排入集水槽（步 驟312)，將集水槽水再以與陽極相同流速Q(mào)流入陰極（步驟313)，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，排出 SPE電解槽（步驟314)。
[0031] (b)如圖4所示，廢水以流速Q(mào)(0. 02-0. 10ml/cm2· min)進(jìn)入SPE電解槽陽極（步驟 321)，廢水在陽極發(fā)生電氧化作用下得到降解與礦化，處理水從陽極出口排入集水槽（步 驟322);集水槽水以10% -50% Q的流速進(jìn)入陰極（步驟323)，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，陰極出 水返回至集水槽（步驟324);最后集水槽水以流速Q(mào)排出SPE電解槽（步驟325)。
[0032] (e)如圖5所示，廢水首先以流速Q(mào)(0. 02-0. 10ml/cm2· min)進(jìn)入SPE電解槽陰極 (步驟351)，廢水在陰極發(fā)生電解還原產(chǎn)氫后從陰極排出進(jìn)入集水槽（步驟352)，集水槽水 再以相同流速Q(mào)流入陽極（步驟353)，在陽極發(fā)生電氧化作用使有機物得到降解與礦化，最 后排出SPE電解槽系統(tǒng)（步驟354)。
[0033] (f)如圖6所示，廢水首先將總流速Q(mào)(0. 02-0. 10ml/cm2· min)，分配成Ql流速進(jìn) 入集水槽（步驟361)和10% -50% Ql流速進(jìn)入SPE電解槽陰極（步驟362)，廢水在陰極 發(fā)生電解還原產(chǎn)氫后從陰極排出再匯入集水槽與原廢水混合（步驟363);集水槽混合液再 以流速Q(mào)流入陽極（步驟364)，在陽極發(fā)生電氧化作用使有機物得到降解與礦化，最后排出 SPE電解槽系統(tǒng)（步驟365)。
[0034] 本實用新型中，所述多孔陽支撐材料為耐腐蝕的金屬絲編制網(wǎng)，其目數(shù)為50-400 目，金屬絲的直徑為10-500微米，金屬絲網(wǎng)的厚度為100微米-1000微米；
[0035] 所述陽極催化層為 RuO2-TiO2, PbO2, SnO2-Sb2O3, Nb2O5-SnO2, SnO2-In2O3, IrO2-Ta2O5, 或者稀土金屬氧化物/Sb2O5-SnO2中的一種或者多種的混合物；本實用新型中，所述耐腐蝕 的金屬絲包括鎢絲、鈦絲、鑰絲或鈮絲。
[0036] 本實用新型中，所述耐腐蝕的金屬絲編制網(wǎng)為鈦編織網(wǎng)網(wǎng)，所述鈦網(wǎng)的厚度為300 微米-2000微米；
[0037] 或者所述耐腐蝕的金屬絲編制網(wǎng)為多孔鈦板，所述多孔鈦板的厚度為500微 米-3000微米，孔隙率大于40%。
[0038] 本實用新型中，所述陰極端板為鎳或不銹鋼鍍鎳制成；
[0039] 所述陰極流場槽設(shè)計與所述陽極流場槽一致，為橫向或縱向蛇形凹槽排布，槽寬 2-5毫米，槽深1-3毫米，流場槽道從進(jìn)水口開始至出水口結(jié)束；
[0040] 所述多孔陰極催化材料為適用于堿性水電解槽中的析氫陰極電催化材料。
[0041] 本實用新型中，所述析氫陰極電催化材料包括Ni, Raney Ni, Ni-S，Ni-Μο,或者 Ni-Mo-S。
[0042] 本實用新型中，所述陰極室與所述陽極室緊密相連，僅由所述離子交換膜阻隔分 開，所述離子交換膜材料的厚度為50微米-150微米。
[0043] 本實用新型中，還包括硅密封圈，所述陽極端板與所述離子交換膜之間通過所述 硅膠密封圈密封，所述陰極端板與所述離子交換膜之間也通過所述硅膠密封圈密封。
[0044] 本實用新型的有益效果可以總結(jié)如下：
[0045] (a)如圖3所示，此種布水方式（a)最簡單，無需外加自來水作為陰極電解液；陽 極出水PH低，進(jìn)入陰極后極大降低陰極pH并減小陰陽極之間pH濃差，使得電解槽槽壓得 到大幅降低；因陰極PH降低，陰極結(jié)垢與堵塞幾率降低；最終出水接近于中性。
[0046] (b)如圖4所示，此種布水方式的特性與方法a相似，陽極處理水部分回流入陰極， 無需外加自來水作為陰極電解液；陽極出水與陰極出水混合，調(diào)節(jié)出水PH接近中性；部分 處理水回流至陰極，避免陰極PH過高，降低陰極結(jié)垢、腐蝕和降低產(chǎn)物幾率，同時槽壓得到 降低并節(jié)能。
[0047] (e)如圖5所示，此種布水方式與方法a相似，但方向相反，布水方式同樣最簡單， 無需外加自來水作為電解液；以廢水作為電解液流經(jīng)陰極，可避免陰極PH過高，降低陰極 結(jié)垢幾率，降低槽壓并節(jié)能；廢水經(jīng)陰極電解后，pH得到升高，再進(jìn)入陽極可有利于電氧化 產(chǎn)生羥基自由基。
[0048] (f)如圖6所示，此種布水方式中陰極利用廢水而無需外加自來水水補充作為陰 極電解液，可避免陰極PH過高，降低陰極結(jié)垢幾率，降低電解槽槽壓并節(jié)能；陰極出水與廢 水混合后進(jìn)入陽極，使得陽極進(jìn)水偏堿，有利于羥基自由基的生成和電氧化的發(fā)生。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0049] 圖1為本實用新型SPE電氧化系統(tǒng)主視方向的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0050] 圖2為本實用新型SPE電氧化系統(tǒng)的展開圖。
[0051] 其中：陽極端板1，陽極流場槽2 ;硅膠密封圈3 ;多孔陽極支撐材料4 ;陽極催化層 5 ;陽極集流體6 ;離子交換膜7 ;陰極集流體8 ;多孔陰極催化材料9 ;陰極流場槽10 ;陰極 端板11 ;陽極進(jìn)水口 101 (廢水）；陽極出水口 102 (處理水）；陰極進(jìn)水口 201 (自來水）； 陰極出水口 202。
[0052] 圖3為SPE電解槽的一種布水方式。
[0053] 圖4至為SPE電解槽的另一種布水方式。
[0054] 圖5至為SPE電解槽的再一種布水方式。
[0055] 圖6至為SPE電解槽的又一種布水方式。
[0056] 其中，集水槽31 ;陽極室32 ;陰極室33 ;廢水源34。

【具體實施方式】
[0057] 為了使本實用新型所解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下 結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施 例僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0058] 如圖1至圖6所示的一種SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，包括集水槽、離子交換膜和在所 述離子交換膜兩側(cè)的陽極室和陰極室；所述離子交換膜材料為陰離子交換膜或陽離子交換 膜；所述陽極室上設(shè)有陽極進(jìn)水口和陽極出水口，所述陰極室上設(shè)有陰極進(jìn)水口和陰極出 水口，所述集水槽上設(shè)有集水槽進(jìn)水口和集水槽出水口；待處理的廢水源連接到所述陽極 進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水口，所述集水槽出水口連接到所述陰極進(jìn) 水口，所述陰極出水口連接到處理后的處理水。
[0059] 在更加優(yōu)選的實施例中，所述陽極室包括陽極端板、多孔陽極支撐材料和陽極催 化層，所述陽極端板上面向所述離子交換膜的一側(cè)設(shè)有陽極流場槽，所述陽極流場槽的進(jìn) 水端設(shè)有所述陽極進(jìn)水口，所述陽極流場槽的出水端設(shè)有所述陽極出水口；所述陽極催化 層和所述多孔陽極支撐材料密封設(shè)置在所述陽極端板與所述離子交換膜之間；所述陽極 催化層位于所述離子交換膜與所述多孔陽極支撐材料之間，并且緊貼在所述多孔陽極支撐 材料上；所述多孔陽極支撐材料上設(shè)有陽極集流體，所述陽極集流體密封伸出所述陽極端 板與所述離子交換膜之外；所述陰極室包括陰極端板和多孔陰極催化材料，所述陰極端板 上面向所述離子交換膜的一側(cè)設(shè)有陰極流場槽，所述陰極流場槽的進(jìn)水端設(shè)有所述陰極進(jìn) 水口，所述陰極流場槽的出水端設(shè)有所述陰極出水口；所述多孔陰極催化材料密封設(shè)置在 所述陰極端板與所述離子交換膜之間；所述多孔陰極催化材料上設(shè)有陰極集流體，所述陰 極集流體密封伸出所述陰極端板與所述離子交換膜之外。
[0060] 在更加優(yōu)選的實施例中，待處理的廢水源連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水 口連接到所述集水槽進(jìn)水口；所述集水槽出水口分為兩路，一路連接到處理后的處理水，另 一路連接到所述陰極進(jìn)水口；所述陰極出水口也連接到所述集水槽進(jìn)水口。
[0061] 在更加優(yōu)選的實施例中，待處理的廢水源連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水 口連接到所述集水槽進(jìn)水口，所述集水槽出水口連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口 連接到處理后的處理水。
[0062] 在更加優(yōu)選的實施例中，待處理的廢水源分為兩路，一路直接連接到所述集水槽 進(jìn)水口，另一路連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水口；所述集 水槽出水口連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到處理后的處理水。
[0063] -種使用圖3所示的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的補水方法：待處理的廢水以流速Q(mào) 為0. 02-0. lOml/cm2. min進(jìn)入所述陽極室，待處理的廢水在陽極發(fā)生電氧化作用下得到降 解與礦化，處理水從所述陽極出水口排入所述集水槽，所述集水槽的出水再以與所述陽極 進(jìn)水口相同流速Q(mào)流入陰極室，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，排出SPE電解槽。
[0064] -種使用圖4所示的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的補水方法：
[0065] 待處理的廢水以流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min進(jìn)入所述陽極室，待處理的廢水 在陽極發(fā)生電氧化作用下得到降解與礦化，處理水從所述陽極出水口排入所述集水槽；所 述集水槽的出水以10% -50% Q的流速進(jìn)入陰極，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，陰極出水返回至所述 集水槽；最后所述集水槽的出水以流速Q(mào)排出SPE電解槽。
[0066] -種使用圖5所示的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的補水方法：
[0067] 待處理的廢水首先以流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min進(jìn)入所述陰極室，待處理的 廢水在陰極發(fā)生電解還原產(chǎn)氫后從所述陰極室排出進(jìn)入所述集水槽，所述集水槽的出水再 以相同流速Q(mào)流入所述陽極室，在陽極發(fā)生電氧化作用使有機物得到降解與礦化，最后排 出SPE電解槽。
[0068] -種使用使用圖6所示的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)的補水方法：
[0069] 待處理的廢水首先將總流速Q(mào)為0. 02-0. lOml/cm2. min,分配成Ql流速進(jìn)入所述 集水槽和10% -50% Ql流速進(jìn)入所述陰極室，待處理的廢水在陰極發(fā)生電解還原產(chǎn)氫后 從所述陰極室排出再匯入所述集水槽與所述待處理的廢水混合；所述集水槽混合液再以流 速Q(mào)流入所述陽極室，在陽極發(fā)生電氧化作用使有機物得到降解與礦化，最后排出SPE電解 槽。
[0070] 實施例1
[0071] SPE電解槽采用Ti絲編織網(wǎng)，通過涂刷SnCl4和SbCl3(按9:1，總濃度I. lmol/L) 丁醇溶液，125°C烘干5min，500°C熱分解燒結(jié)5min，往復(fù)操作10遍，制備Ti/Sn02-Sb 205固 溶陽極催化層5 ;采用鎳網(wǎng)作為陰極，陰、陽兩極以離子交換膜7(如Nafion)分隔，電極有效 面積皆為為150cm2。SPE電解槽電氧化處理焦化廢水運行方式如下：SPE電解槽按照布水 方式a進(jìn)行配水（如圖3)，即焦化廢水以一定流速進(jìn)入SPE電解槽陽極（步驟311)，經(jīng)電 解槽陽極電解氧化后，處理水匯入集水槽（步驟312);集水槽水以與陽極相同流速進(jìn)入SPE 電解槽陰極（步驟313)，經(jīng)陰極電解產(chǎn)氫后，處理水排出SPE電解槽系統(tǒng)（步驟314)。SPE 電解槽陰、陽極之間通入直流電，采用恒流充電模式運行。
[0072] 當(dāng)焦化廢水初始COD濃度為280mg/L時，SPE電解槽以不同流速、不同電流密度下， 反應(yīng)過程中SPE電解槽槽壓、出水COD濃度、COD降解率以及電能能耗如表1所示：
[0073] 表1布水方式a下的SPE電解槽處理焦化廢水
[0074]

【權(quán)利要求】
1. 一種SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，其特征在于：包括集水槽、離子交換膜和在所述離子交 換膜兩側(cè)的陽極室和陰極室；所述離子交換膜材料為陰離子交換膜或陽離子交換膜；所述 陽極室上設(shè)有陽極進(jìn)水口和陽極出水口，所述陰極室上設(shè)有陰極進(jìn)水口和陰極出水口，所 述集水槽上設(shè)有集水槽進(jìn)水口和集水槽出水口； 待處理的廢水源連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水口， 所述集水槽出水口連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水口連接到處理后的處理水。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述陽極室包括陽極 端板、多孔陽極支撐材料和陽極催化層，所述陽極端板上面向所述離子交換膜的一側(cè)設(shè)有 陽極流場槽，所述陽極流場槽的進(jìn)水端設(shè)有所述陽極進(jìn)水口，所述陽極流場槽的出水端設(shè) 有所述陽極出水口；所述陽極催化層和所述多孔陽極支撐材料密封設(shè)置在所述陽極端板與 所述離子交換膜之間；所述陽極催化層位于所述離子交換膜與所述多孔陽極支撐材料之 間，并且緊貼在所述多孔陽極支撐材料上；所述多孔陽極支撐材料上設(shè)有陽極集流體，所述 陽極集流體密封伸出所述陽極端板與所述離子交換膜之外； 所述陰極室包括陰極端板和多孔陰極催化材料，所述陰極端板上面向所述離子交換膜 的一側(cè)設(shè)有陰極流場槽，所述陰極流場槽的進(jìn)水端設(shè)有所述陰極進(jìn)水口，所述陰極流場槽 的出水端設(shè)有所述陰極出水口；所述多孔陰極催化材料密封設(shè)置在所述陰極端板與所述離 子交換膜之間；所述多孔陰極催化材料上設(shè)有陰極集流體，所述陰極集流體密封伸出所述 陰極端板與所述離子交換膜之外。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，其特征在于：待處理的廢水源 連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水口； 所述集水槽出水口分為兩路，一路連接到處理后的處理水，另一路連接到所述陰極進(jìn) 水口；所述陰極出水口也連接到所述集水槽進(jìn)水口。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，其特征在于：待處理的廢水源 連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出水口連接到所述集水槽進(jìn)水口，所述集水槽出水口連 接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到處理后的處理水。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的SPE電解槽的布水結(jié)構(gòu)，其特征在于：待處理的廢水源 分為兩路，一路直接連接到所述集水槽進(jìn)水口，另一路連接到所述陰極進(jìn)水口，所述陰極出 水口連接到所述集水槽進(jìn)水口； 所述集水槽出水口連接到所述陽極進(jìn)水口，所述陽極出水口連接到處理后的處理水。
【文檔編號】C02F1/461GK204151114SQ201420519817
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】曹文彬, 張艷, 蘇洋, 王鳳玉, 尹勝奎, 曹普晅 申請人:北京今大禹環(huán)保技術(shù)有限公司