[發(fā)明專利]一種電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410014626.8
• 申請日: 2014-01-13
• 公開（公告）號: CN103739041A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 熊道文;熊珊;禹芝文;李勇;陳湘斌;黎慧娟;虞少嵚
• 申請（專利權(quán)）人: 中國水電顧問集團(tuán)中南勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司;湖南永興國水水處理有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 盧宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)廢水處理設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽。

背景技術(shù)

電化學(xué)廢水處理過程是包括電解絮凝、電解氧化、電解還原及電解氣浮等多種物理化學(xué)共同作用的結(jié)果，主要利用電極與電能的相互作用對廢水進(jìn)行處理。電極是電化學(xué)處理設(shè)備的核心部分，電極材料及結(jié)構(gòu)形式對電化學(xué)處理設(shè)備的性能具有十分重要的作用。

目前常用的電化學(xué)電極結(jié)構(gòu)大致可以分為兩類：一類為平板電極，另一類為三維粒子電極。平板電極結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便且易于控制，但平板電極的比表面積小，極板與廢水的接觸面小，極板的利用率相對較低，處理效率相對不高。特別是在處理難降解有機(jī)廢水時，利用平板電極處理需要消耗更高的電能才能達(dá)到要求。而三維粒子電極相對與平板電極具有較大的比表面積，粒子電極與廢水接觸面大，處理效率及電流利用率要高，但目前粒子電極在電解反應(yīng)槽內(nèi)的流化狀態(tài)難以很好的控制，粒子電極堆積時易形成短路電流，不利于電化學(xué)反應(yīng)，同時還易造成設(shè)備的損壞。

電化學(xué)技術(shù)處理廢水不需要消耗化學(xué)藥劑，被認(rèn)為是一種綠色廢水處理技術(shù)。但由于三維粒子電極在研究及應(yīng)用過程中存在一些技術(shù)問題，使得三維顆粒電極的應(yīng)用被限制。如專利ZL200820106122.9公開的三維三相電化學(xué)反應(yīng)器。采用升流式電解槽，電解室內(nèi)兩側(cè)安裝陽極與陰極；極板之間填充有顆粒電極，顆粒電極下方設(shè)置曝氣管與進(jìn)水管，通過曝氣與水力作用使顆粒電極保持懸浮狀態(tài)，通過網(wǎng)狀陰陽極板感應(yīng)給顆粒電極配電。此類結(jié)構(gòu)的電解槽即要保證顆粒電極的懸浮狀態(tài)，又不能使顆粒電極下沉堵塞進(jìn)水管及進(jìn)氣管，同時顆粒電極也不能隨廢水流出電解槽，因此電解槽結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，檢修困難；且依靠曝氣攪拌使顆粒電極保持懸浮狀態(tài)易形成攪拌死角；同時曝氣攪拌需要保持一定的強(qiáng)度，能耗較高；另外對顆粒電極要求較高，比重不能太大，對電極材質(zhì)的使用有較高的限制條件；若顆粒電極懸浮狀態(tài)控制不佳，形成堆積則易形成短路電流，影響了電流效率，且易造成設(shè)備故障。這些缺陷在一定程度上限制了三維電化學(xué)技術(shù)的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對電化學(xué)電極存在的不足與局限，提供一種結(jié)構(gòu)優(yōu)良，性能優(yōu)異的電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽。該電極結(jié)構(gòu)及電解反應(yīng)槽將平板電極與三維顆粒電極進(jìn)行優(yōu)勢集成，電極的比表面積大大增加，與廢水接觸面積增加，設(shè)備處理效率得到增強(qiáng)，且解決了常規(guī)三維顆粒電極的各種缺陷。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種電極結(jié)構(gòu)，包括顆粒電極，所述電極結(jié)構(gòu)還包括支持桿、連接桿以及至少一根串線；所述顆粒電極上設(shè)有對穿的孔；所述串線穿過若干所述顆粒電極上的孔，并且串線的一端與所述支持桿連接，該串線的另一端與所述連接桿連接。

一種顆粒電極，所述顆粒電極上設(shè)有對穿的孔。

所述顆粒電極的直徑優(yōu)選為3?mm～5mm。

所述串線之間的距離優(yōu)選為5?mm?-10mm。

所述串線、支持桿和連接桿均優(yōu)選為絕緣材料。

所述顆粒電極的材質(zhì)為石墨、鐵、鋁、陶粒、鈦粒、活性炭中一種或幾種材料的混合。

一種電解反應(yīng)槽，包括電解槽體、位于電解槽體內(nèi)并設(shè)置在兩側(cè)的兩個惰性電極、位于兩個惰性電極之間的電解電極、位于電解槽體底部的曝氣管、位于曝氣管下方的進(jìn)水管以及位于電解槽體側(cè)壁頂部的出水口，所述電解電極全部或者部分為上述的電極結(jié)構(gòu)，且所述電極結(jié)構(gòu)的支持桿固定在電解槽體的頂部。

所述電極結(jié)構(gòu)之間的間距優(yōu)選為1?mm～10mm，更優(yōu)選為3mm。

所述惰性電極板材質(zhì)優(yōu)選為石墨極板，固定安裝與電解槽的兩端。

串聯(lián)后的顆粒電極通過支撐桿固定安裝于電解槽內(nèi)，下端連接桿未固定，片狀顆粒電極在電解槽內(nèi)處于自然下垂?fàn)顟B(tài)。在水力擾動及曝氣攪動下可自然擺動，連接桿的主要作用是防止成串的顆粒電極在水力擾動下纏繞到一起。

所述顆粒電極可以是石墨、鐵、鋁、陶粒、鈦粒、活性炭等等，這些顆粒電極還可以進(jìn)行表面改性以增強(qiáng)處理效果，也可以是這些顆粒的混合，也就是說顆粒電極是可以由多種不同材質(zhì)的顆粒組成。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

1、本發(fā)明將平板電極與三維顆粒電極進(jìn)行優(yōu)勢集成，電極的比表面積大大增加，與廢水接觸面積增加，設(shè)備處理效率得到增強(qiáng)；電解槽內(nèi)水流不僅在極板間呈升流，且廢水可穿過極板形成橫向流動，增加了極板兩側(cè)的水流及物質(zhì)轉(zhuǎn)移，使得電解槽內(nèi)水流及傳質(zhì)更加均勻，廢水處理效果得到明顯提升。