一种基于薄膜/片电极的电化学水处理装置及处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于薄膜/片电极的电化学水处理装置及处理水的方法，电化学反应装置内设有反应槽、活动夹板、侧壁密封垫片、导电片、阳极、阴极等机构；利用气体负压使得薄膜电极在二维平板式反应体系中保持电极导电催化成分牢固附着，实现了薄膜电极在电化学水处理过程中的形态稳定；并通过特殊的装置结构设计对于薄膜/片电极在使用过程中换装不便，电极间距难调控、参比电极等加设不易等问题实现了简便的操控；提高了电极的导电接触效率，实现了薄膜/片电极的便捷换装。此外，本发明专利技术还通过多功能集成，实现了同一装置适用二维平板式、三维填充式、电过滤、辅助曝气式等多种电化学水处理模式；实现了多模式可选的电化学水处理。理。理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于薄膜/片电极的电化学水处理装置及处理方法


[0001]本专利技术涉及水处理装置领域，尤其是一种基于薄膜/片电极的电化学水处理装置及处理方法。

技术介绍

[0002]电化学水处理技术因其良好的可操控性和高效的处理效能而受到人们的青睐。该技术利用电极反应及其相关过程在废水处理、饮用水净化和环境污染修复等方面有着巨大的发展潜力。常见的电化学水处理技术主要包括电化学氧化、电化学还原、电吸附、电絮凝等。在这些工艺中，通常采用薄片电极，反应装置多为二维平板式电化学反应器。在具体的工艺操作过程中，电极往往需要进行拆卸清洗或替换，而传统反应装置复杂的电极拆装过程往往影响操作的便捷，电极通电连接部位接触不充分影响处理效果。
[0003]导电膜电极是近年来引起广泛关注的新型电极，将膜过滤与电化学相结合，膜电极既能够通过静电排斥有效地减少膜污染，也能够电化学氧化还原降解污染物。基于导电膜构建过流式电化学反应体系，可加强传质，提高处理效率。
[0004]电化学过滤水处理技术结合了电化学技术和过滤技术的优点，在水体消毒、有机污染物去除等领域显现出优良的性能。但是目前还存在以下问题：
[0005]1、导电膜电极的制备多采用在传统滤膜表面富集导电催化成分的方法，薄膜电极在水处理装置中的固定较繁琐，尤其是利用一些导电催化成分附着在过滤膜表面制备的膜电极，在使用过程中导电催化成分容易脱落，电极的稳定使用成为一个难题。
[0006]2、很多膜电极材质柔软，难以像传统电极那样直接插入溶液中使用，往往需要通过特殊的电化学反应装置固定。很多研究中采用两侧法兰将膜电极固定，每次换装电极都需要将密封法兰片拆开。同时，由于膜电极的密封设计需要，使得其通电线路连接变得困难、电化学反应区域受限、切向过滤流场难以形成、电极间距难调控、参比电极难布设。传统的电化学反应装置中电极跟电路连接通常采用导电夹子等点面接触，流经电极表面的电流可能存在不稳定、不均匀等问题。这些缺陷导致具体的水处理过程中，膜电极的更换、通电等变得程序繁琐、耗时长、操作不便，反应体系流场难以科学设计。
[0007]3、传统的电化学水处理装置还存在处理模式上较单一，同一装置难以根据需求实现多种工作模式切换的问题。
[0008]因此，如何构建高效的电化学反应装置，使得薄膜/片电极能够换装便捷、导电接触充分，并具备多功能处理模式，是进一步提高其电化学水处理实用性和适用性的关键。

技术实现思路

[0009]专利技术目的：为了解决现有技术所存在的问题，本专利技术提供了一种基于薄膜/片电极的电化学水处理装置及处理方法，电极换装便捷、固定容易，电极接触导电充分，工作模式多样化。
[0010]技术方案：为达到上述目的，本专利技术可采用如下技术方案：一种基于薄膜/片电极
的电化学水处理装置，包括与电源连接的电化学反应装置；所述电化学反应装置内设有反应槽、活动夹板、侧壁密封垫片、导电片、阳极、阴极、电极密封垫片和螺旋密封件；
[0011]所述反应槽为矩形槽结构，其底部为实心面板，四壁由一对平行对称的带电极孔侧壁和另一对平行对称的带进出水口侧壁构成；其中带电极孔侧壁下端设有电极孔；所述活动夹板下端设有与之配合的容纳电极的槽孔；所述带进出水口侧壁下端设有进出水口；
[0012]所述带电极孔侧壁和活动夹板密封紧固连接；中间还设有与其尺寸一致的侧壁密封垫片；所述导电片被夹紧固定置于侧壁密封垫片和带电极孔侧壁之间；所述阳极和阴极分别置于两侧带电极孔侧壁与活动夹板连接紧固后形成的槽孔内，电极反应面朝向反应槽，并与导电片相接触；所述阳极和阴极通过导电片与电源相连接；
[0013]所述电极密封垫片置于阳极或阴极外侧；所述螺旋密封件置于电极密封垫片外侧，为圆管状，中间设有水/气口，一端用实心板密封，另一端用多孔板密封，两端外管壁带有与活动夹板内螺纹相匹配的外螺纹。
[0014]更进一步的，所述带电极孔侧壁以及活动夹板四周尺寸相同，且四周设有密封法兰，通过密封法兰紧固连接；所述带电极孔侧壁下端设有圆形或矩形的电极孔；所述活动夹下端对应位置同样设有容纳电极的圆形或矩形槽孔，且边缘带有内螺纹。
[0015]更进一步的，所述带电极孔侧壁上的电极孔孔径小于阳极和阴极尺寸；所述活动夹板上的电极孔槽的孔径大于阳极和阴极尺寸。
[0016]更进一步的，所述导电片下端为圆环或矩形环状薄片，上端为矩形薄片；所述导电片下端环形薄片内侧尺寸大于带电极孔侧壁电极孔槽孔径，小于阳极和阴极尺寸。
[0017]更进一步的，所述电源为电化学工作站、直流稳压电源、脉冲电源中的一种；所述反应槽为绝缘材质；所述侧壁密封垫片为聚四氟乙烯、硅胶或橡胶材质；所述导电片为金属或碳基材料；所述阳极和阴极为薄膜或薄片电极；所述电极密封垫片为实心或圆环密封垫片，材质为聚四氟乙烯、硅胶或橡胶；所述螺旋密封件根据水处理工作模式选择实心板端或多孔板端与电极密封垫片接触密封。
[0018]在一些实施方式中，还包括原水存储装置、一号流量计、一号泵、一号阀门和二号阀门；所述原水存储装置、一号流量计、一号泵、一号阀门与带进出水口侧壁上的出水口相连接；所述带进出水口侧壁上的进水口与二号阀门、原水存储装置依次相连接，构成循环回路。
[0019]在一些实施方式中，还包括压力传感器、三号阀门、二号泵和二号流量计；所述压力传感器置于螺旋密封件管壁上；所述二号流量计依次与二号泵、三号阀门、螺旋密封件水/气口相连接；所述二号泵通过工作模式切换改变水流方向。
[0020]在一些实施方式中，还包括活动插板、参比电极；所述活动插板为矩形条状，带若干开孔，两端架设于带进出水口侧壁顶部；所述参比电极通过活动插板开孔插入反应槽内；所述参比电极与电源相连接；所述活动插板根据需要作为反应对电极、水质参数传感器等的固定设备。
[0021]在一些实施方式中，还包括气泵和气体流量计；所述气泵依次与气体流量计、阴极一侧的螺旋密封件水/气口相连接；所述气泵气源可为空气、氧气、臭氧中的一种。
[0022]本专利技术还公开了上述基于薄膜/片电极的电化学水处理装置的处理方法，包括如下步骤：
[0023]a、当工作模式为二维平板式电化学水处理时，原水在一号泵作用下从原水存储装置流至电化学反应装置的反应槽内；阳极和阴极分别与电源相连通；反应槽内水体在电化学氧化还原作用下得到净化；净化后的水体流回原水存储装置，构成循环回路，形成连续处理；
[0024]b、当阳极或阴极在反应过程中易脱落不稳定时，采用圆环状电极密封垫片和螺旋密封件多孔板一端进行密封，启动二号泵，将螺旋密封件内空气抽至一定负压，利用负压保持阳极或阴极在水处理过程中的形态稳定；
[0025]c、当工作模式为电过滤水处理时，采用圆环状电极密封垫片和螺旋密封件多孔板一端进行电极密封；在上述传统二维平板式电化学水处理操作的基础上，启动二号泵，使反应槽内的反应液穿透流经膜电极后通过螺旋密封件水/气口流出电化学反应装置；待处理原水在电化学反应装置中经过电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于薄膜/片电极的电化学水处理装置，包括与电源(2)连接的电化学反应装置(1)；其特征在于所述电化学反应装置(1)内设有反应槽(3)、活动夹板(4)、侧壁密封垫片(5)、导电片(6)、阳极(7)、阴极(8)、电极密封垫片(9)和螺旋密封件(10)；所述反应槽(3)为矩形槽结构，其底部为实心面板，四壁由一对平行对称的带电极孔侧壁(3
‑
1)和另一对平行对称的带进出水口侧壁(3
‑
2)构成；其中带电极孔侧壁(3
‑
1)下端设有电极孔；所述活动夹板(4)下端设有与之配合的容纳电极的槽孔；所述带进出水口侧壁(3
‑
2)下端设有进出水口；所述带电极孔侧壁(3
‑
1)和活动夹板(4)密封紧固连接；中间还设有与其尺寸一致的侧壁密封垫片(5)；所述导电片(6)被夹紧固定置于侧壁密封垫片(5)和带电极孔侧壁(3
‑
1)之间；所述阳极(7)和阴极(8)分别置于两侧带电极孔侧壁(3
‑
1)与活动夹板(4)连接紧固后形成的槽孔内，电极反应面朝向反应槽(3)，并与导电片(6)相接触；所述阳极(7)和阴极(8)通过导电片(6)与电源(2)相连接；所述电极密封垫片(9)置于阳极(7)或阴极(8)外侧；所述螺旋密封件(10)置于电极密封垫片(9)外侧，为圆管状，中间设有水/气口(10
‑
1)，一端用实心板(10
‑
2)密封，另一端用多孔板(10
‑
3)密封，两端外管壁带有与活动夹板(4)内螺纹相匹配的外螺纹。2.根据权利要求1所述的基于薄膜/片电极的电化学水处理装置，其特征在于：所述带电极孔侧壁(3
‑
1)以及活动夹板(4)四周尺寸相同，且四周设有密封法兰，通过密封法兰紧固连接；所述带电极孔侧壁(3
‑
1)下端设有圆形或矩形的电极孔；所述活动夹板(4)下端对应位置同样设有容纳电极的圆形或矩形槽孔，且边缘带有内螺纹。3.根据权利要求1或2所述的基于薄膜/片电极的电化学水处理装置，其特征在于：所述带电极孔侧壁(3
‑
1)上的电极孔孔径小于阳极(7)和阴极(8)尺寸；所述活动夹板(4)上的电极孔槽的孔径大于阳极(7)和阴极(8)尺寸。4.根据权利要求1所述的基于薄膜/片电极的电化学水处理装置，其特征在于：所述导电片(6)下端为圆环或矩形环状薄片，上端为矩形薄片；所述导电片(6)下端环形薄片内侧尺寸大于带电极孔侧壁(3
‑
1)电极孔槽孔径，小于阳极(7)和阴极(8)尺寸。5.根据权利要求1所述的基于薄膜/片电极的电化学水处理装置，其特征在于：所述电源(2)为电化学工作站、直流稳压电源、脉冲电源中的一种；所述反应槽(3)为绝缘材质；所述侧壁密封垫片(5)为聚四氟乙烯、硅胶或橡胶材质；所述导电片(6)为金属或碳基材料；所述阳极(7)和阴极(8)为薄膜或薄片电极；所述电极密封垫片(9)为实心或圆环密封垫片，材质为聚四氟乙烯、硅胶或橡胶；所述螺旋密封件(10)根据水处理工作模式选择实心板(10
‑
2)端或多孔板(10
‑
3)端与电极密封垫片(9)接触密封。6.根据权利要求1所述的基于薄膜/片电极的电化学水处理装置，其特征在于还包括原水存储装置(11)、一号流量计(12)、一号泵(13)、一号阀门(14)和二号阀门(15)；所述原水存储装置(11)、一号流量计(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴东海，陆光华，王永花，刘建超，闫振华，郑西强，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：