锯齿状阴极结构的电化学除垢-过滤结晶联合除垢系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锯齿状阴极结构的电化学除垢

【技术实现步骤摘要】
锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统


[0001]本专利技术属于电化学除垢
，涉及一种锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统。

技术介绍

[0002]结垢是广泛存在于工业循环冷却水系统中的现象，会导致循环水系统传热效率降低和运行能耗增加。由于工业循环冷却水系统用水量巨大，因此控制循环水系统水垢沉积能保障系统安全稳定运行、显著降低能源消耗和充分利用水资源，有益于当前中国进行的“碳达峰、碳中和”活动，具有显著的社会效益和经济效益。
[0003]为解决循环冷却水系统所存在的结垢问题，研究人员提出了很多处理方法，包括：化学药剂法、磁化与电磁技术、超声波技术以及电化学除垢技术。电化学除垢技术属于主动式除垢阻垢技术，能使水中成垢离子以固体形式沉淀析出，由此降低循环水结垢趋势、提高浓缩倍数、减少排污水量及补水量，节约水资源。与此同时，电化学阳极在反应过程中能够产生大量强氧化性活性物质，使得该技术对于循环冷却水系统的微生物及藻类也具有较好的杀灭及抑制作用。
[0004]电化学水垢去除目前存在的主要问题还是处理效率不高。一系列工作(Ind.Eng.Chem.Res.2018,57,6585；Separation and Purification Technology，2019，210：943；Separation and Purification Technology，2018，191：216))显示电化学水垢去除技术所得到的硬度去除效率都在10/>‑
25％范围内。由于水垢需要在阴极区域析出并沉积在阴极板上，因此在其余的因素得以优化的前提下，阴极的材质、使用面积和表面状态等将成为影响水垢析出的关键因素。目前所采用的阴极大多采用平板式结构，其可利用面积小，不利于水垢在阴极的析出，除垢效率较低。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统，该系统的除垢效率较高。
[0006]为达到上述目的，本专利技术所述的锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统包括电化学水垢去除模块及过滤结晶模块，其中，电化学水垢去除模块中的阴极为锯齿状结构，电化学水垢去除模块的出口与过滤结晶模块的入口相连通。
[0007]电化学水垢去除模块中的阴极采用阴极材料通过磨具挤压而成。
[0008]为保证处理效果，应使得阴极锯齿折板角度控制在10
°
至90
°
范围内。
[0009]所述阴极的长度及宽度根据选定的阴极锯齿折板角度和实际电解槽及阳极的尺寸进行确定，阴极板两侧边缘距离反应容器距离大于等于10cm。
[0010]电化学水垢去除模块中阴极的长度与阳极的长度相同，电化学水垢去除模块中阴极的宽度与阳极的宽度相同。
[0011]电化学水垢去除模块为手动除垢系统或自动除垢系统。
[0012]电化学水垢去除模块的出口通过流量调节阀与过滤结晶模块底部的入口相连通。
[0013]过滤结晶模块的顶部设置有溢流口。
[0014]过滤结晶模块为圆管状结构。
[0015]过滤结晶模块中填充的填料为人工沸石、石英砂或分子筛。
[0016]本专利技术具有以下有益效果：
[0017]本专利技术所述的锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统在具体操作时，电化学水垢去除模块中的阴极为锯齿状结构，其中，锯齿状的阴极的尖端部分相比于平滑部位，具有更低的表面电位和更高的电流密度，发生的阴极析氢反应更加剧烈，从而使得在所述阴极的尖端附近形成一个局部强碱性的环境，更容易生成CaCO3及Mg(OH)2沉淀，使得其除垢速率提升。通过本专利技术的实施，可使得除垢速率超过10g/(m2·
h)。而且尖端部分垢层更容易脱落，促进阴极表面更新，平缓部位也能在尖端被垢层覆盖后，为后续的阴极反应提供场所。同时由于锯齿状的阴极表面积相比于平板更大，通过尖端区域和平坦区域的协同作用，延长了阴极失活时间，在相同电流下其电压更低，最终使得锯齿状的阴极能耗更低。通过本专利技术的实施，可使得能耗不高于10kWh/kg CaCO3，同时电化学水垢去除模块的电化学处理过程出水中含有大量成垢离子及氢氧根离子，通过过滤结晶模块提高成垢离子的去除效率并对水中未沉积水垢微粒截留过滤。另外，电化学处理过程中由于欧姆加热效应，使得出水温度有所升高，导致循环水的换热效应减弱，因此本专利技术通过增加过滤结晶模块，使得循环水增加一段散热过程，有效缓解水温升高的情况，有利于保证循环水的换热能力。
附图说明
[0018]图1为本专利技术中电化学水垢去除模块内阴极的结构示意图；
[0019]图2为本专利技术与平板型阴极在除垢过程中的电压变化图；
[0020]图3为本专利技术的系统示意图；
[0021]图4为本专利技术与电化学系统的硬度去除情况对比图；
[0022]图5为本专利技术与电化学系统的温度变化情况对比图。
具体实施方式
[0023]为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利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专利技术一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本专利技术公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本专利技术公开的概念。基于本专利技术中的实施例，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，都应当属于本专利技术保护的范围。
[0024]在附图中示出了根据本专利技术公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0025]本专利技术所述的锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统包括电化学
水垢去除模块及过滤结晶模块，其中，电化学水垢去除模块中的阴极为锯齿状结构，电化学水垢去除模块的出口与过滤结晶模块的入口相连通。
[0026]具体的，所述阴极的长度及宽度根据实际电解槽及阳极的尺寸进行确定，其中，阴极的长度与阳极的长度相同，阴极的宽度与阳极的宽度相同。
[0027]所述锯齿状结构中的锯齿长度及锯齿角度根据实际情况进行选择调整。其中，锯齿的长度太短，则会导致阴极与阳极的距离增大，槽压升高，同时会增大不同锯齿相互之间的屏蔽作用，导致除垢速率降低，能耗增大；然而当锯齿长度太长，则会导致阴极尖端产生的OH
‑
与阳极附近的H
+
发生中和，达不到除去溶液中钙镁离子的作用，导致除垢速率降低，能耗增大。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锯齿状阴极结构的电化学除垢
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过滤结晶联合除垢系统，其特征在于，包括电化学水垢去除模块及过滤结晶模块，其中，电化学水垢去除模块中的阴极为锯齿状结构，电化学水垢去除模块的出口与过滤结晶模块的入口相连通。2.根据权利要求1所述的锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统，其特征在于，电化学水垢去除模块中的阴极采用阴极材料通过磨具挤压而成。3.根据权利要求1所述的锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统，其特征在于，所述阴极的锯齿折板角度控制在10
°
至90
°
范围内，其长度及宽度根据选定的锯齿折板角度和实际电解槽及阳极的尺寸进行确定，阴极板两侧边缘距离反应容器距离大于等于10cm。4.根据权利要求1所述的锯齿状阴极结构的电化学除垢
‑
过滤结晶联合除垢系统，其特征在于，电化学水垢去除模块中阴极的...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏艳，邱逢涛，姜琪，杨阳，赵斌，王璟，刘瑞春，王定涛，黄倩，古克亚，田柳，黄祥云，
申请(专利权)人：华能应城热电有限责任公司，
类型：发明
国别省市：