申请日2016.05.23
公开(公告)日2016.08.10
IPC分类号C02F1/461; B01J33/00; B01J23/889; B01J37/025
摘要
本发明公开了一种具有广泛用途的水处理装置、水处理电极及制作方法，其中水处理电极包括钛基体和表面催化层，表面催化层与导电性基体之间设有中间层，且中间层包含铱、钽、钛、锡，且铱、钽、钛、锡的摩尔比为(24～34)∶(33～44)∶(16～22)∶(10～15)。本发明，在表面催化层和钛基体之间添加了中间层，加强了钛基体与表面催化层的附着力，避免表面催化层脱落，保护钛基体不被氧化，从而有利于提高电极的使用寿命和运行稳定性，而且还可以提高电极的电催化活性，延长电极的使用寿命，制作简单，成本较低，利用这样的电极来进行水处理，对环境友好，除垢效果良好，且利于保护水系统装置。
摘要附图
权利要求书
1.一种水处理电极，其特征在于，包括钛基体和表面催化层，所述表面催化层与所述导电性基体之间设有中间层，且所述中间层包含铱、钽、钛、锡元素，且铱、钽、钛、锡的摩尔比为(24～34)∶(33～44)∶(16～22)∶(10～15)。
2.如权利要求1所述的一种水处理电极，其特征在于，所述表面催化层的厚度为4μm～5μm。
3.如权利要求1所述的一种水处理电极，其特征在于，所述表面催化层包含铱、铂、钌、钽、锰和钇元素，各元素的摩尔比为(6～12mol%)∶(2～12mol%)∶(24～38mol%)∶(12～18mol%)∶(11～16mol%)∶(2～6mol%)。
4.一种如权利要求1所述的水处理电极的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
制备钛基体，放入无水乙醇中保存待用;
从无水乙醇中取出钛基体自然风干，将中间层溶液均匀涂覆到钛基体表面，待完全干燥后移入氧化炉进行氧化烧结，重复多次形成中间层;
在中间层的外侧面涂布表面催化层溶液，氧化烧结形成表面催化层。
5.一种具有广泛用途的水处理装置，其特征在于，包括设置在循环水系统的支路上的反应罐和内置于所述反应罐内的电解反应组，所述电解反应组包括电源、槽体和适配的如权利要求1～3任意一项所述的水处理电极。
6.如权利要求5所述的一种具有广泛用途的水处理装置，其特征在于，所述反应罐设有进水口和出水口，所述进水口通过循环水泵与所述循环水系统的出水端连接，所述反应罐与所述循环水泵之间设有进水阀，所述出水口与所述循环水系统的进水端连接。
7.如权利要求5所述的一种具有广泛用途的水处理装置，其特征在于，所述反应罐的顶部固定有盖板，所述盖板上设有自动放气阀。
8.如权利要求5所述的一种具有广泛用途的水处理装置，其特征在于，所述水处理电极的阳极和阴极成对设置，并设有独立控制的除垢电极。
9.如权利要求5所述的一种具有广泛用途的水处理装置，其特征在于，所述电源采用线性直流电源。
说明书
一种具有广泛用途的水处理装置、水处理电极及制作方法
技术领域
本发明涉及水处理，具体涉及一种具有广泛用途的水处理装置、水处理电极及制作方法。
背景技术
近年来，随着工业的发展，水源会不可避免地遭受各种污染，从防止环境污染和实际应用的角度出发，必须加以处理后才能使用。
水成为用作热量转移的载体，设备运行过程中产生的热量通过热交换装置转移到水体中，然后水体在冷却塔将热量散发到自然界中。水冷式循环冷却水系统运行一段时间后，本来平衡的水在运行过程中而改变了固有条件。在其温升、蒸发和冷却的过程中逐渐被浓缩，硬度和浊度不断升高，系统结垢比较严重，直接影响了设备正常的运行;而且，水体中充足的养分和适宜的水温为微生物的滋生创造了有利的条件，微生物大量繁殖使得循环水水质不断劣化;再有，藻类和细菌繁殖生长快，生命周期短，它们的新陈代谢产物积附在设备管壁上成为很难处理的生物粘泥，导致设备腐蚀和阻碍热传导的效率。
受热表面和传热表面的结垢就成为热交换工艺中主要困扰问题之一，所以，对循环水进行杀菌除垢是必然需要解决的问题。大部分使用单位采用投加化学药剂的办法来应急缓解问题，但是因为需要同时投加多种阻垢药剂和杀菌药剂，由于化学药剂具备高污染、管理繁琐、腐蚀设备、浪费水源等弊端，促使人们尝试用其他方法来替代药剂，如应用超声波、紫外线、臭氧、高频磁场等处理方法。目前，在水处理市场，电子水处理设备也普遍存在处理效果不彻底、性能不稳定的现象，杀菌、除垢和防腐不能完全满足要求作用有限而单一，使用效果并不尽人意。
电化学法水处理技术是颇具竞争力的新型水处理工艺，近年来，随着电极材料的研制开发及对反应装置制作工艺的改进，已生产出多种产品。这种生产工艺不需要另外投入化学药剂，无三废排放，以电子的得失完成了氧化反应和还原反应，优质低耗。因其具有良好的稳定性和催化活性，迅速得到人们的青睐，并且在诸多领域得到了实际应用。
电极作为水处理工艺中最重要的部件，在设备运行中起着非常重要的作用。电极质量的优劣直接影响整套设备的性能，但目前的电极存在以下问题：
1.由于存在常规使用的氧化物涂层电极和基体之间的结合能力差，氧的析出使得涂层的缺氧固溶体相破坏也是造成涂层提早失效，涂层在使用过程中存在脱落现象，涂层寿命较短;
2.电催化活性及效率受电极涂层组成成分不是最优，制备工艺也存在一些问题，反应不彻底，降低其寿命。
由此可见，在电化学水处理应用领域保证电极的电催化性能的前提下，开发出低成本、高寿命的新型电极成为目前急需解决的关键问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是目前的在电化学水处理存在成本高、寿命短的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是提供了一种包括钛基体和表面催化层，所述表面催化层与所述导电性基体之间设有中间层，且所述中间层包含铱、钽、钛、锡元素，且铱、钽、钛、锡的摩尔比为(24～34)∶(33～44)∶(16～22)∶(10～15)。
优选的，所述表面催化层的厚度为4μm～5μm。
优选的，所述表面催化层包含铱、铂、钌、钽、锰和钇元素，各元素的摩尔比为(6～12mol%)∶(2～12mol%)∶(24～38mol%)∶(12～18mol%)∶(11～16mol%)∶(2～6mol%)。
本发明还提供了一种上述水处理电极的制作方法，包括以下步骤：
制备钛基体，放入无水乙醇中保存待用;
从无水乙醇中取出钛基体自然风干，将中间层溶液均匀涂覆到钛基体表面，待完全干燥后移入氧化炉进行氧化烧结，重复多次形成中间层;
在中间层的外侧面涂布表面催化层溶液，氧化烧结形成表面催化层。
本发明还提供了一种具有广泛用途的水处理装置，包括设置在循环水系统的支路上的反应罐和内置于所述反应罐内的电解反应组，所述电解反应组包括电源、槽体和适配的上述的水处理电极。
优选的，所述反应罐设有进水口和出水口，所述进水口通过循环水泵与所述循环水系统的出水端连接，所述反应罐与所述循环水泵之间设有进水阀，所述出水口与所述循环水系统的进水端连接。
优选的，所述反应罐的顶部固定有盖板，所述盖板上设有自动放气阀。
优选的，所述水处理电极的阳极和阴极成对设置，并设有独立控制的除垢电极。
优选的，所述电源采用线性直流电源。
本发明，在表面催化层和钛基体之间添加了中间层，加强了钛基体与表面催化层的附着力，避免表面催化层脱落，保护钛基体不被氧化，从而有利于提高电极的使用寿命和运行稳定性，而且还可以提高电极的电催化活性，同时，能有效地减少涂层中的界面痕迹，使涂层与基体形成有机的整体，来延长电极的使用寿命，制作简单，成本较低，利用这样的电极来进行水处理，排放水除了水垢和固体杂质之外，没有任何危害成分，对环境友好，除垢效果良好，且利于保护水系统装置。