[發明專利]一種三膜四室水溶液板框式電解槽及其應用

有效

• 申請號: 201610717310.4
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN106222690B
• 公開（公告）日: 2018-04-24
• 發明（設計）人: 張照武;孫躍;張福水;李寶才;角仕云;覃豪;錢璽丞;張敉;秦誼;戴偉鋒;何靜;向誠
• 申請（專利權）人: 神華國能寶清煤電化有限公司;昆明理工大學
• 主分類號: C25B9/10
• 分類號: C25B9/10;C25B15/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所23109
• 代理人: 楊立超

技術領域

本發明涉及一種電解槽及其應用，屬于電化學工業領域。

背景技術

鉻是五大重金屬之一，很容易進入人體細胞，對皮膚、胃腸道、眼睛、耳朵肝腎等器官和組織損害很大，在人體內累積具有致癌性、致畸性、致突變性。今年的“鉻膠囊”和“鉻污染”事件層出不窮，不僅危害人體健康，還造成自然環境的嚴重污染。目前，針對生產過程中產生的含鉻污水的處理方法主要有化學法、微生物法、離子交換法、吸附法、電解法等。

化學法的原理是在酸性條件下，加入硫酸亞鐵等還原劑，將Cr(Ⅵ)還原為Cr(Ⅲ)的沉淀。化學法的缺點不僅成本較高，而且固體廢棄物質難以處理，還存在Cr(Ⅲ)在微生物作用下，重新轉變為Cr(Ⅵ)，造成二次污染。微生物法利用微生物細胞的代謝將Cr(Ⅵ)轉變為Cr(Ⅲ)，并在微生物細胞內大量蓄積。微生物法雖然較化學法成本低，但仍然沒有有效的減少環境中鉻元素總量。離子交換法處理含鉻廢水，可以有效回收鉻元素，出水水質好。但離子交換樹脂容易被污染氧化，壽命不長，處理成本較高。活性炭吸附處理含鉻廢水具有成本低，操作簡便，處理效率高等優點，但沒有實現鉻的資源化利用。電化學法處理含鉻污水比較容易實現鉻資源的回收利用，但仍然存在消耗電能較多等問題。

在褐煤蠟漂白氧化精制生產中，可供選擇的氧化劑有鉻酸、高錳酸鉀、氯酸鈉、高氯酸鈉、臭氧、雙氧水-過氧乙酸等。雖然無鉻氧化劑對環境友好價格低廉，但其漂白精制效果和用戶的認可度遠遠不如鉻酸。因此，鉻酸作為褐煤蠟氧化精制工藝中的氧化劑是不可替代的。鉻酸氧化漂白精制褐煤蠟生產過程中會產生大量難以有效處理的含鉻廢液，環境污染嚴重。褐煤蠟、脫樹脂褐煤蠟、泥炭蠟或脫樹脂泥炭蠟氧化脫色含鉻廢液的電解回收處理方法(CN102776525A)公開了一種三價鉻電解再生的方法，但其方法中沒有有效利用陰極電極，電流效率僅有65％-75％，電能沒有被充分利用。一種基于陰陽離子交換膜與雙極膜構成的三膜四室無氯產堿電解槽(CN102304723A)公開了一種無氯產堿的方法，其方法使簡單問題復雜化，完全沒有必要采用三膜四室電解槽結構,僅需采用三室兩膜電解槽就可以在一次電解中得到硫酸和燒堿。沈元本《簡述電解芒硝制燒堿和硫酸》中利用三室兩膜電解槽電解硫酸成功制得了硫酸和燒堿。因此說，現有技術存在時空產率不高，電流效率低，電能利用不充分等問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用于含鉻廢液再生的三膜四室水溶液板框式電解槽及其應用，以解決上述背景技術中的含鉻廢水的循環再生利用的問題，并提高電解槽時空產率使電能得到充分利用。

本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是：

一種三膜四室水溶液板框式電解槽，所述電解槽包括依次設置且連接在一起的陰極室、鹽室、酸室和陽極室，陰級室、鹽室之間以及酸室和陽極室之間分別設有一張陽離子膜；鹽室和酸室之間設有一張陰離子膜。

所述電解槽為長方體結構，其還包括兩個電解槽端板，陰極室、鹽室、酸室和陽極室置于兩個電解槽端板之間，兩個電解槽端板通過穿過四者的經過絕緣處理的連接件緊固連接在一起。

所述陰極室包括貼附在一起的陰極室電解槽框板、陰極電極和陰極室硅膠墊片，相鄰兩個電解室硅膠墊片之間分別設有電解槽框板和陰極電極；

所述鹽室包括貼附在一起的鹽室電解槽框板和兩組板件，鹽室電解槽框板的兩端面處各設有一組板件，每組板件包括鹽室硅膠墊片和位于鹽室硅膠墊片之間的鹽室PP塑料網孔保護板；

所述酸室包括貼附在一起的酸室電解槽框板和兩組板件，酸室電解槽框板的兩端面處各設有一組板件，與鹽室相鄰側的一組板件包括酸室硅膠墊片和位于酸室硅膠墊片之間的酸室PP塑料網孔保護板；另一組板件包括酸室硅膠墊片和酸室PP塑料網孔保護板，且酸室硅膠墊片與酸室電解槽框板相應端端面貼附；

所述陽極室包括貼附在一起的陽極室電解槽框板、陽極電極和三個陽極室硅膠墊片，相鄰陽極室硅膠墊片之間分別設有陽極室電解槽框板和陽極電極；

陰極電極和陽極電極分別與直流電源的負極和正極相連。

所述陰極室的陰極電極靠近鹽室，所述陽極室的陽極電極靠近酸室。

兩個電解槽端板的材料為聚丙烯或聚四氟乙烯。

所述陽離子膜為全氟磺酸陽離子交換膜，所述陰離子膜為均相陰離子交換膜；所述陰極電極為網狀鈦陰極電極，所述陽極電極為網狀鈦基二氧化鉛陽極電極。

陽極室內含有硫酸鉻的硫酸溶液，酸室內含有硫酸溶液，鹽室內含有硫酸鈉或硫酸鉀溶液，陰極室內含有氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液；各室電解液流動方式均為下進上出，由配套耐腐蝕循環泵強制循環。