[實用新型]一種采用陰離子交換膜固態電解質電解槽裝置

有效

• 申請號: 201420519820.7
• 申請日: 2014-09-11
• 公開（公告）號: CN204111387U
• 公開（公告）日: 2015-01-21
• 發明（設計）人: 曹文彬;張艷;蘇洋;王鳳玉;尹勝奎;曹普晅
• 申請（專利權）人: 北京今大禹環保技術有限公司
• 主分類號: C02F1/469
• 分類號: C02F1/469
• 代理公司: 北京市盛峰律師事務所 11337
• 代理人: 趙建剛

技術領域

本實用新型涉及環境保護領域水處理工業技術領域，尤其是涉及一種采用陰離子交換膜固態電解質電解槽裝置。?

背景技術

許多工業廢水可生化性差，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，難于生化降解。電化學高級氧化是處理此類工業廢水的有效方法，電化學氧化利用電極表面產生的自由基(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，在陰極發生電催化還原水中質子產氫。然而，較高能耗一致是困擾電氧化技術應用于廢水處理的瓶頸，并且由于傳統電解槽的開放式設計，陰極產氫無法有效的回收。加拿大研究人員采用基于SPE質子交換膜改進設計的電解池有效減小了電極間距并降低能耗，規避了向原水添加支持電解質的成本增加問題，并利用質子交換膜阻隔陰陽極室，有效分離了陽極產氯氣與陰極所產氫氣(WO2012/167375)。然而，該實用新型中采用的固體電解質是陽離子交換膜(如DuPont公司生產的Nafion膜等)，陰極采用含Pt/C的陰極催化層大大提高電解槽成本。由于質子交換膜無法避免陽離子從陽極向陰極的遷移，因此，在電解過程中，除了在陽極有機廢水氧化產生的質子向陰極遷移外，廢水中的無機陽離子(如Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺等)也會向陰極發生遷移，在陰極側與因產氫而產生的大量OH^-離子結合生成堿。因此，此電解槽設計不可避免在陰極發生堿性沉淀物結垢(如Ca(OH)₂、Mg(OH)₂等)，長時間運行必然帶來陰極氣體擴散層的堵塞與陰極極化的增加，使能耗增加并降低陰極壽命。因此，亟需對SPE“零間距”電解?槽的膜材料及膜類型、陰極結構、電極材料等方面以及操作方式進行改進。?

實用新型內容

本實用新型的目的在于設計一種新型的采用陰離子交換膜固態電解質電解槽裝置，解決上述問題。?

為了實現上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：?

一種采用陰離子交換膜固態電解質電解槽裝置，包括離子交換膜和在所述離子交換膜兩側的陽極室和陰極室；?

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設有陽極流場槽，所述陽極流場槽的進水端設有陽極進水口，所述陽極流場槽的出水端設有陽極出水口；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設有陰極流場槽，所述陰極流場槽的進水端設有陰極進水口，所述陰極流場槽的出水端設有陰極出水口；所述多孔陰極催化材料密封設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；?

所述離子交換膜材料為陰離子交換膜。?

所述多孔陽支撐材料為耐腐蝕的金屬絲編制網，其目數為50-400目，金屬絲的直徑為10-500微米，金屬絲網的厚度為100-1000微米；?

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。?

所述耐腐蝕的金屬絲包括鎢絲、鈦絲、鉬絲或鈮絲。?

所述耐腐蝕的金屬絲編制網為泡沫鈦網，所述泡沫鈦網的厚度為300微米-2000微米；?

或者所述耐腐蝕的金屬絲編制網為多孔鈦板，所述多孔鈦板的厚度為500微米-3000微米，孔隙率大于40％。?

所述陰極端板為鎳或不銹鋼鍍鎳制成；?