本发明专利技术涉及一种自清洁不锈钢电极的电解方法及其装置，属于电化学电解技术领域，采用了周期转向电解装置，该装置包括：电解槽、周期转向控制器、直流电源系统，电解槽的正负电极为炭质电极，周期转向控制器实现通电—断开—转向通电—断开的循环操作，电解方法，包括如下步骤：1）将物料引入电解槽，电解物料的电导率应大于0.1S/m；2）调节周期转向控制器；3）通电进行电解氧化还原反应，该方法及其装置可以在电解氧化还原过程中实现不锈钢电极的自清洁，降低浓差极化，提高电解效率，降低电解能耗、易于工业化实施。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电化学电解
，具体地说是一种自清洁不锈钢电极的电解方法及装置。
技术介绍
电化学电解水处理技术的基本原理是通过外加电场的作用，在特定的电化学反应器中，通过化学反应、电化学过程或物理过程，通常产生羟基自由基(· 0H)、臭氧(O3)、过氧化氢(H2O2)、次氯酸根(CIO—)、氯气(Cl2)或原子氧等强氧化剂，进而对废水中的污染物进行降解，电化学电解技术是一种高级氧化技术。电化学电解处理方法作为一种“环境友好技术”已经在一些难生化降解污染物处理中得到广泛的研究和应用。作为清洁处理工艺，电化学电解法具有高度的灵活性，既可单独应用，又可与其他处理方法相结合。 电化学电解是在电极表面上发生氧化-还原反应，该反应的特殊性表现在电极表面上存在双电层和表面电场。电极上主要发生两种类型的反应过程，一类是电荷经过金属-溶液界面进行的传递过程，这种电子的传递实现氧化或还原反应。因为这些反应由法拉第定律(即由电流流过所引起的化学反应的量与通过的电量成正比)所支配，故称为法拉第过程。另一类是在一个给定的电极-溶液界面，将会显现出这样的电势范围，在此范围内不发生电荷传递，然而，像吸附和脱附这样的过程则可能发生。电极-溶液界面的结构可以借改变电势或溶液组成而改变，这些过程称为非法拉第过程。尽管在这些情况下电荷不通过界面，但是当电势、电极面积或溶液组成改变时，仍有外电流流过。当发生电极反应时，法拉第和非法拉第两种过程都存在。电化学电解法是近年来新兴的一种污水处理方法，主要是利用阴阳极上发生的电极氧化还原反应，实现处理废水的目的。人们应用电化学方法去除废水中生物难降解有机物进行了大量研究。阳极氧化可分为直接氧化和间接氧化两类。在直接氧化过程中，有机物首先吸附到电极表面，然后通过阳极氧化反应而使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质；间接氧化是通过阳极反应产生具有强氧化作用的物质或发生阳极反应之外的反应，使被处理污染物氧化，最终转化为无害的物质。对于阳极直接氧化而言，如反应物浓度过低会导致电化学表面反应受传质步骤限制；对于间接氧化，则不存在这种限制。根据被氧化物质氧化程度的不同，直接氧化法又分为2类一是电化学转化，即被氧化物质发生部分氧化。对有机污染物而言，电化学转化可以把有毒物质转变为无毒物质，或把难生物降解的有机物转化为可生物处理的物质；二是电化学燃烧，即被氧化物质完全氧化为无机物，如CO2 和 H2O。阴极还原是利用阴极还原反应使O2还原为具有氧化活性的H2O2,氧化有机污染物。通过阴极的直接还原作用，水可以在阴极表面放电生成吸附态氢原子与吸附在阴极表面的卤代烃分子发生取代反应，使其脱卤等。阴极还原可处理多种污染物，同时也是回收有价值物质的一种方法。直接、间接电化学电解过程并不是绝对的，实际上有机物直接和间接电解反应往往同时发生。利用电极表面产生的强氧化性自由基，可以无选择的对有机物进行氧化处理；且可以通过电极的电催化活性的控制，使有机物降解氧化到某一特定阶段，使电化学转化控制在完全降解或部分降解，是电化学方法最具有吸引力和挑战性的应用。申请号为200820157652. 6技术涉及一种难降解有机废水电解氧化装置，由电解催化氧化装置和电源组件构成，电解催化氧化装置中包含有进水管、出水管、电解槽和电极板组件，阳极板由Ti/Ru02+Ti02网状三元电极，阴阳极板间距20cm最佳，工作时，利用阳极的直接氧化作用和溶液中的间接氧化作用对溶液中的污染物氧化，只要保证电解槽内有足够的极水比和电流密度，就能取得较稳定的处理效果。该技术采用的阳极价格昂贵，工业化实施成本高，且涂层易脱落失效，因此工业化有困难。申请号为200910050788. 6的专利技术涉及一种一体化电解脱氮除磷废水处理方法，实现在同一个电解槽中去除废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。采用石墨和铁板作为电极，通过间歇调换电极极性，交替改变电解除磷和电解脱氮过程，从而去除废水中的氮、磷营养盐以及有机污染物。该专利技术根据电解除磷和电解脱氮过程中的电解时间、电流密度、 PH值、污染物去除率等参数的变化特点进行优化整合，过程中无需添加药剂即可在短时间内高效去除废水中的氮、磷营养盐以及有机物，具有占地面积小、处理时间短、污染物去除效率高的特点。其特征在于包含以下步骤1)在电解槽中放置1-2排电极，共有4-20对电极对，每对电极由铁板电极和石墨电极构成；将废水由进水管引入电解槽中，开启电解槽底部的曝气装置；2)首先，以石墨电极为阳极，铁板电极为阴极，对废水进行电解脱氮处理；溶液pH值低于5时，调换电流方向使得铁板电极为阳极，石墨电极为阴极，对废水进行电解除磷处理；溶液PH值高于8时，再次调换电流方向；如此循环进行电解脱氮和电解除磷的处理过程2-3次；处理过程中pH值始终维持在5 8之间；3)处理结束，关闭曝气装置，静置10-20分钟；4)打开阀门将沉积污泥由排泥管排出，同时通过排水管排水。该专利技术在电解槽底部采用了曝气，由于气泡会增大废水的电阻，使电解耗电增加，同时其极板间距在10 50mm间，极板电流密度在5 150mA/cm2，也将增加其耗电量。该专利技术中间歇调换电极极性是在溶液PH改变后再调换，一般要20 120分钟。申请号为200610040664. 6公开了一种电解法降解废水中苯胺或/和硝基苯的方法，它采用一个中间有阳离子交换膜分隔的电解槽，阳极室中加入含有苯胺或/和硝基苯及盐的废水，阴极室中加入稀NaOH溶液，分别用循环泵进行循环，阳极材料选用钛基涂敷钌或钛基涂敷二氧化铅，阴极材料为不锈钢或石墨，通直流电电解，苯胺或/和硝基苯被氧化降解除去，同时，废水中盐离解的阳离子，在直流电场的作用下穿过阳离子交换膜进入阴极室，与OH-结合生成氢氧化物，不仅能回收碱液，还能对原废水起到脱盐的作用，有利于后续的生化处理单元。阳极室和阴极室料液经一定时间循环后，取样，当阳极室料液中苯胺或/和硝基苯浓度下降到要求值时，停止操作，放出料液。该专利技术中采用了氯碱工业用的隔膜分室电解槽，氯碱工业中电解的食盐水是要经过多种工序处理的，而废水中杂质非常多，如盐类和有机物等，都易使隔膜塞，失去作用，如像氯碱工业一样对废水进行处理是不可能的。因此，该方法工业化不太容易实现。申请号为03151224.0的中国专利公开了一种含苯酚废水的电解氧化处理工艺，该专利技术属环境电化学中难降解有机废水的无搅拌、内循环、双协同电解氧化处理工艺，尤其是含苯酚废水的电解氧化处理工艺。采用内循环板框式电解槽，以Ti基PbO2电极为阳极，不锈钢为阴极，含苯酚的废水为电解液，通过电解，在阳极上放电产生强氧化基团羟基自由基(· OH)、阴极得到电子形成H2O2,阴阳两极协同作用实现对苯酚污染物的深度氧化分解，进而达到处理含苯酚废水的目的。其中阳极和阴极交替排列，阴极板数量比阳极板数量多I块,相邻极板间距20mm，电解的电源采用稳压直流电源，电流密度为30mA/cm2。申请号为02223848. 4的中国专利公开了一种脉冲循环电解气浮式污水处理装置，它是采用折流式电解气浮室，在气浮室中设置分段式多电极结构的电极组，其电极组为凸凹形或均布的W形结构，电极组是由过电位低的不锈钢丝网阳极和石墨材料制作的阴极及本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种自清洁不锈钢电极的电解方法，其特征在于采用了周期转向电解装置，该装置包括：电解槽、周期转向控制器、直流电源系统，电解槽的正负电极为不锈钢电极，周期转向控制器实现通电—断开—转向通电—断开的循环操作，电解方法，包括如下步骤：1）将物料引入电解槽，电解物料的电导率应大于0.1S/m，调节pH值为6.0～12.5，氯离子含量应小于0.5g/L；2）调节周期转向控制器，转向周期为30～600秒，断开时间与通电时间比为1：1～15；3）通电进行电解氧化还原反应，电流密度应大于5A/m2。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：吴玉凯，张存中，穆道斌，陈甫雪，陈祥光，李汉军，谢嫚，王国青，王雪梅，赵之平，周智明，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：
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