[發(fā)明專利]一種電化學處理循環(huán)冷卻水的電極材料與裝置

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• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113200584A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 王忠德;孟娟
• 申請（專利權）人: 山西宛若科技環(huán)保有限公司
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461
• 代理公司: 太原晉科知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 鄭晉周

本發(fā)明屬于節(jié)水技術領域，涉及一種電化學處理循環(huán)冷卻水的電極材料與裝置，具體是將電控離子交換材料改性的陰、陽極按要求排列組裝成電化學循環(huán)冷卻水處理設備，設備配有自動刮刀進行刮垢。對陰、陽電極施加電壓，電控離子交換材料改性的陰極將水中甲基橙堿度轉(zhuǎn)變?yōu)榉犹獕A度并捕獲水中游離酚酞堿度形成碳酸鈣沉積在陰極板；電控離子交換材料改性的陽極提高了電極的耐氟性能并提高了次氯酸、羥基自由基、臭氧的轉(zhuǎn)化效率用于殺菌滅藻；循環(huán)冷卻水處理設備設計了自動刮垢裝置，實現(xiàn)了全自動控制。該技術除垢、殺菌滅藻、緩蝕、礦化COD和氨氮，提高循環(huán)冷水濃縮倍數(shù)減少補水和排污，整個處理過程無需添加化學藥劑，綠色、高效、成本低廉。

技術領域

本發(fā)明屬于節(jié)水技術領域，具體是一種電化學處理循環(huán)冷卻水的電極材料與設備結構。

背景技術

能源化工循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)的出現(xiàn)是我國煤炭、焦化、鋼鐵和電力等行業(yè)協(xié)同、高效、可持續(xù)發(fā)展的必然結果。園區(qū)內(nèi)循環(huán)冷卻水為工業(yè)設備換熱冷卻的循環(huán)用水，循環(huán)冷卻水系統(tǒng)是工業(yè)“用水大戶”，占工廠用水的50%以上，因此提高循環(huán)冷水濃縮倍數(shù)減少排污對園區(qū)節(jié)水至關重要。循環(huán)冷卻水含有高濃度腐蝕組分、沉淀組分，易造成換熱設備腐蝕和結垢。發(fā)展能夠除硬、除氯、殺菌、降低耗水量、提高濃縮倍數(shù)的循環(huán)冷卻水處理技術對節(jié)約水資源、解決換熱設備腐蝕和結垢問題，推進能源化工循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)的穩(wěn)定可持續(xù)發(fā)展具有深遠的意義。

傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水處理技術主要有化學藥劑法、生化處理技術和膜分離法?；瘜W藥劑處理法簡單、高效，但使用化學藥劑成本高，企業(yè)難以承受；微生物耐受性差、處理效果差、適用范圍小等缺陷始終制約生化處理技術的應用；膜分離法存在造價昂貴、膜易結垢等問題。傳統(tǒng)循環(huán)冷卻水處理技術已經(jīng)難以適用于當前的高度密集化與交叉化的能源化工循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)。

新型電化學水處理技術包括電控離子交換技術、電催化氧化技術等，由于其適用范圍廣泛，節(jié)能環(huán)保等優(yōu)勢，引起了廣泛的關注。針對循環(huán)冷卻水特點，電化學水處理技術利用電極反應對水中的硬度、堿度、氯離子、碳酸鈣晶核、細菌、藻類等進行有效去除，使循環(huán)水中各離子處于平衡狀態(tài)，不結垢，不腐蝕，同時提高循環(huán)冷卻水濃縮倍數(shù)，大幅度減少循環(huán)冷卻水系統(tǒng)排污、節(jié)約用水，達到近零排放目標。本發(fā)明所述的電化學循環(huán)冷卻水電極材料與設備結構，通過向金屬氧化物電極和金屬硫化物電極摻雜電控離子交換材料制得電控離子交換改性陰、陽極并結合本發(fā)明所述的電化學法處理循環(huán)冷卻水處理設備，能夠顯著提升循環(huán)冷卻水的處理效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決能源化工循環(huán)經(jīng)濟園區(qū)內(nèi)循環(huán)冷卻水補水量大，濃縮倍數(shù)低，腐蝕、堵塞換熱設備的問題，提供一種電化學處理循環(huán)冷卻水的電極材料與設備結構。

本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種電化學處理循環(huán)冷卻水的電極材料，包括（1）通過向金屬氧化物摻雜電控離子交換材料制得電控離子交換改性陽極材料，將其負載于集流體上制得電控離子交換材料改性陽極。

（2）通過向金屬硫化物摻雜電控離子交換材料制得電控離子交換改性陰極材料，將其負載于集流體上制得電控離子交換材料改性陰極。

一種電化學處理循環(huán)冷卻水的裝置，包括電化學反應室，電化學反應室上方設有進水口，下方設有排污口和出水口，在電化學反應室內(nèi)部設有電控離子交換材料改性陽極、電控離子交換材料改性陰極按一定間距形成的電極反應堆，電極反應堆下設有自動刮垢系統(tǒng)。

本發(fā)明中，將電控離子交換材料改性的陰、陽極按要求排列組裝成電化學循環(huán)冷卻水處理設備，設備配有自動刮刀進行刮垢。對陰、陽電極施加電壓，電控離子交換材料改性陰極將水中甲基橙堿度轉(zhuǎn)變?yōu)榉犹獕A度并捕獲水中游離酚酞堿度形成碳酸鈣沉積在陰極板；電控離子交換材料改性陽極具有良好的耐氟性能并能夠提高次氯酸、羥基自由基、臭氧的轉(zhuǎn)化效率用于殺菌滅藻；循環(huán)冷卻水處理設備設計了自動刮垢裝置，實現(xiàn)了全自動控制。