一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，包括直流电源、蠕动泵和底座，所述底座的顶端安装有罐体，所述底座的内腔底端左右两侧均放置有磁力搅拌器，且磁力搅拌器的顶端与罐体的底端接触，所述罐体的内腔左右两侧均放置有与磁力搅拌器磁性相吸的磁力搅拌子，所述罐体的内腔左右两侧顶端均安装有连接板，两个所述连接板的内侧分别安装有阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板均与直流电源电性连接。该带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，在脱氮时，能将罐体分隔成阳极区和阴极区，可防止阴极区中的NO

An electrochemical denitrification device with cation exchange membrane

【技术实现步骤摘要】
一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备
本技术涉及脱氮
，具体为一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备。
技术介绍
现今，国内外常用的硝酸盐氮处理工艺主要分为物化法、生物技术、催化还原技术以及渗透反应墙这四种工艺。由于物化法对氮气的生成选择率较低，仅仅将水体中的污染物进行转移、分离，而并未真正降解，因此后期二次处理成本较高，从而使其投入实际应用受到限制。此外，当污水中存在毒害性较大且化学性质稳定的污染物时，微生物的繁殖会受到抑制，从而限制了生物脱氮技术的深入应用；而渗透反应墙工艺则对硝酸盐氮的降解效果不太稳定，无法持续高效的对其进行去除。相对于前面这些工艺技术，电催化还原技术则因其高效的硝酸盐氮去除率、二次污染小、设备占地面积小以及降解彻底等突出优势，逐渐受到国内外研究者的青睐。目前，催化还原技术虽然能有效脱氮，但是不能将反应区分隔成阳极区和阴极区，阴极区中的NO3-以及NO2-等阴离子容易迁移到阳离子表面，从而导致再次被氧化为NO3-，脱氮时间较长，脱氮效率低下，难以满足电化学脱氮的需求。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，包括直流电源、蠕动泵和底座，所述底座的顶端安装有罐体，所述底座的内腔底端左右两侧均放置有磁力搅拌器，且磁力搅拌器的顶端与罐体的底端接触，所述罐体的内腔左右两侧均放置有与磁力搅拌器磁性相的磁力搅拌子，所述罐体的内腔左右两侧顶端均安装有连接板，两个所述连接板的内侧分别安装有阳极板和阴极板，所述阳极板和阴极板均与直流电源电性连接，所述罐体的内腔底端中心位置沿前后方向安装有阳离子交换膜，所述蠕动泵的输出端压合有进液管，所述进液管的一端与罐体的右侧壁底端固定连接，所述进液管的另一端与总氮溶液槽内的水泵连接，所述罐体的左侧壁顶端安装有出液管的一端，所述出液管的另一端延伸至蓄水槽内。优选的，所述阳极板与直流电源的正极电性连接，所述阴极板与直流电源的负极电性连接。优选的，所述阳极板为TiO2纳米管制成，所述阴极板为铁板。优选的，所述磁力搅拌子位于磁力搅拌器的顶端中心位置。与现有技术相比，本技术的有益效果是：该带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，通过蠕动泵可使总氮溶液泵入罐体中，通过阴极板不断将NO3−离子转化为NH+，NH+通过阳离子交换膜到阳极板区域，再将NH+转化为N2，最后可使经过一段时间电解的溶液从出液管流入蓄水槽中，从而在脱氮时，能将罐体分隔成阳极区和阴极区，可防止阴极区中的NO3-以及NO2-等阴离子迁移到阳离子表面，避免再次被氧化为NO3-，脱氮时间短，提高脱氮效率，大大的满足了电化学脱氮的需求。附图说明图1为本技术结构示意图。图中：1、直流电源，2、蠕动泵，3、底座，4、罐体，5、磁力搅拌器，6、磁力搅拌子，7、连接板，8、阳极板，9、阴极板，10、阳离子交换膜，11、进液管，12、出液管。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，本技术提供一种技术方案：一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，包括直流电源1、蠕动泵2和底座3，直流电源1的型号为UTP3315TFL，用于为阳极板8和阴极板9充电，蠕动泵2的型号为BT100-2J，通过蠕动泵2可对进液管11进行挤压，从而可控制进液管11内流动的总氮溶液流量，底座3的顶端安装有罐体4，罐体4作为脱氮的反应容器使用，底座3的内腔底端左右两侧均放置有磁力搅拌器5，且磁力搅拌器5的顶端与罐体4的底端接触，磁力搅拌器5型号为LC-DMS-H,通过磁力搅拌器5的磁场变化可驱动磁力搅拌子6高速旋转，罐体4的内腔左右两侧均放置有与磁力搅拌器5磁性相吸的磁力搅拌子6，通过磁力搅拌子6的旋转对罐体4内的溶液进行搅拌融合，罐体4的内腔左右两侧顶端均安装有连接板7，两个连接板7的内侧分别安装有阳极板8和阴极板9，通过阳极板8的电解可使NH+发生如下反应，2NH3+6OH-=2N2+6H2O+6e-，从而能去除硝酸盐氮中的NH+，通过阴极板9可使NO3-发生如下反应，直接反应4NO3-+2H2O=2N2+5O2+4OH-，间接反应：主反应为2NO3-+6H2O+10e=2N2+12OH-，副反应为NO3-+7H2O+8e=NH4++10OH-，可去除硝酸盐氮中的NO3-，阳极板8和阴极板9均与直流电源1电性连接，罐体4的内腔底端中心位置沿前后方向安装有阳离子交换膜10，阳离子交换膜10具有选择透过性，阳离子交换膜10可以看作是一种高分子电解质，由于阳离子交换膜10带负电荷，原来的解离正离子受水分子作用解离到水中，但在膜外通电通过电场作用，带有正电荷的阳离子就可以通过阳离子交换膜10，而阴离子因为同性排斥而不能通过，蠕动泵2的输出端压合有进液管11，进液管11的一端与罐体4的右侧壁底端固定连接，进液管11的另一端与总氮溶液槽内的水泵连接，罐体4的左侧壁顶端安装有出液管12的一端，通过出液管12可使脱氮后的溶液流入蓄水槽内液管12的另一端延伸至蓄水槽内。作为优选方案，更进一步的，阳极板8与直流电源1的正极电性连接，阴极板9与直流电源1的负极电性连接，可向阳极板8充入正电，阴极板9充入负电。作为优选方案，更进一步的，阳极板8为TiO2纳米管制成，TiO2纳米管具有无毒、性能稳定、抗线、抗菌、自洁净、抗老化等特点，可防止阳极板8在长期使用中发生化学反应而损坏，阴极板9为铁板，铁板具有价廉、耐腐蚀和导电性能好、过电位低等特点，便于发生脱氮的反应。作为优选方案，更进一步的，磁力搅拌子6位于磁力搅拌器5的顶端中心位置，确保磁力搅拌子6受磁力搅拌器5不断变化的磁场使磁力搅拌子6可高速旋转，从而能实现对罐体4内溶液的搅拌。其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，具体工作如下。拧下罐体4顶端的水帽，将含有硝酸盐氮污染物的污水注入罐体4内盖上水帽，在水泵的作用下将总氮溶液槽内的总氮溶液泵入进液管11内，在通过蠕动泵2按压进液管11的外壁，调控总氮溶液的流量，使总氮溶液按照设定流量泵入罐体4内，磁力搅拌器5驱动磁力搅拌子6高速旋转使罐体4内的总氮溶液与水体进行搅拌融合，然后直流电源1向阳极板8充入正电，同时向阴极板9充入负电，在阳离子交换膜10的阻隔下使罐体4的左侧为阳极区，右侧为阴极区，这时阴极板9不断将NO3−离子转化为NH+，阳离子交换膜10具有选择透过性，阳离子交换膜10可使NH+进入阳极区，作为阳极板8将NH+转化为N2。经过一段时间电解后溶液从出液管12流入蓄水槽内，即实现电化学脱氮，从而在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，包括直流电源（1）、蠕动泵（2）和底座（3），其特征在于：所述底座（3）的顶端安装有罐体（4），所述底座（3）的内腔底端左右两侧均放置有磁力搅拌器（5），且磁力搅拌器（5）的顶端与罐体（4）的底端接触，所述罐体（4）的内腔左右两侧均放置有与磁力搅拌器（5）磁性相吸的磁力搅拌子（6），所述罐体（4）的内腔左右两侧顶端均安装有连接板（7），两个所述连接板（7）的内侧分别安装有阳极板（8）和阴极板（9），所述阳极板（8）和阴极板（9）均与直流电源（1）电性连接，所述罐体（4）的内腔底端中心位置沿前后方向安装有阳离子交换膜（10），所述蠕动泵（2）的输出端压合有进液管（11），所述进液管（11）的一端与罐体（4）的右侧壁底端固定连接，所述进液管（11）的另一端与总氮溶液槽内的水泵连接，所述罐体（4）的左侧壁顶端安装有出液管（12）的一端，所述出液管（12）的另一端延伸至蓄水槽内。/n

【技术特征摘要】
1.一种带有阳离子交换膜的电化学脱氮设备，包括直流电源（1）、蠕动泵（2）和底座（3），其特征在于：所述底座（3）的顶端安装有罐体（4），所述底座（3）的内腔底端左右两侧均放置有磁力搅拌器（5），且磁力搅拌器（5）的顶端与罐体（4）的底端接触，所述罐体（4）的内腔左右两侧均放置有与磁力搅拌器（5）磁性相吸的磁力搅拌子（6），所述罐体（4）的内腔左右两侧顶端均安装有连接板（7），两个所述连接板（7）的内侧分别安装有阳极板（8）和阴极板（9），所述阳极板（8）和阴极板（9）均与直流电源（1）电性连接，所述罐体（4）的内腔底端中心位置沿前后方向安装有阳离子交换膜（10），所述蠕动泵（2）的输出端压合有进液管（11），所述进液管（11）的一端与罐体（4）的右侧壁底端...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨圣云，邹灿，金刚，
申请(专利权)人：广东维清环境工程有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44