申请日2010.11.18
公开(公告)日2011.06.15
IPC分类号C02F1/461; C02F1/64; C02F1/62
摘要
本实用新型为一种用于回收废水中重金属的筒式复合电化学装置，属于环境科学技术领域。本装置是在装置的壳体中通过固定板和支撑板定位装入的同向筒状电极单元，电极单元的中心有一电极棒，电极棒外设置有二层以上同心的电极套，电极套之间以及电极棒与电极套之间都有惰性网状套筒隔离，在各惰性网状套筒隔离的空间内填充微电解填料，电极棒和电极套交替连接正负电源。该装置将筒式电极套电化学技术与微电解技术有机融为一体，共同发挥作用，从而可高效处理回收废水中重金属，提高出水水质，降低处理成本;同时也可用于处理各种类型的有机废水。
翻译权利要求书
1.一种回收废水中重金属的筒式复合电化学装置，其特征是：在装置的壳体中通过固定板和支撑板定位装入的同向筒状电极单元，电极单元的中心有一电极棒，电极棒外设置有二层以上同心的电极套，电极套之间以及电极棒与电极套之间都有惰性网状套筒隔离，在各惰性网状套筒隔离的空间内填充微电解填料，电极棒和电极套交替连接正负电源。
2.根据权利要求1所述的回收废水中重金属的筒式复合电化学装置，其特征是：电极单元置于隔离套筒内，装置的壳体中采取单一设置电极单元或成组设置电极单元的结构，电极单元的上端设置有惰性材料制成的进料口，下端设置有惰性材料制成的排料口。
3.根据权利要求2所述的回收废水中重金属的筒式复合电化学装置，其特征是：在装置的壳体下端还设置有上大下小的喇叭状集杂斗和相应的排杂管。
说明书
一种回收废水中重金属的筒式复合电化学装置
技术领域
本实用新型涉及环保领域的一种电化学装置，特别是是采用筒式电极套来强化废水中的微电解的电化学处理装置。
背景技术
随着我国有色金属、电镀、制药等行业的快速发展，生产能力不断提高，生产过程中产生大量含重金属离子的废水，且水量越来越大，若直接排放会对水体和其他环境因素造成严重的污染，同时也会造成资源的极大浪费。因此，如何高效净化、回收废水中重金属已成为环保领域迫切需要解决的重大技术问题。
目前对含重金属废水的处理方法有中和沉淀法、硫化沉淀法、电化学法、离子交换法及膜处理法等，其中电化学法以其独特的优势越来越受到环保工作者的青睐，电化学处理方法主要有两种：微电解法和电解法。
微电解法包括：铁-碳微电解、铝-碳微电解、铁-铜微电解等，以铁-碳微电解为主要方法。铁-碳微电解是利用铁-碳颗粒之间存在着电位差形成无数个细微原电池，并以废水为电解质溶液，发生电化学反应来处理回收废水中的重金属。但是，由于该法仅利用其自身的原电池作用，只能在铁-碳微粒表面形成微弱的电流，而该电流催化反应的能力是有限的，这必然带来水力停留时间过长等问题。
电解法是在外加电场的作用下利用废水中不同金属组分的电位差，发生电化学反应，将自由态或是结合态的重金属在阴极析出，从而处理回收废水中重金属的一种方法。虽然电解法在外加电流的作用下能大大促进重金属离子的迁移反应，但是目前的电解装置仍然面临一些瓶颈问题(如电极表面电流分布不均、电极表面传质效率低等)亟待解决。
因此，迫切需要引入其它一些方法联合开发、设计新型装置，而将微电解技术应用到筒式电极套电化学装置中，能在原有的电化学反应基础上，提高微电解处理能力，使微电解与电解功能有机融合于同一装置，共同发挥作用，从而高效处理回收废水中重金属，降低处理成本。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于回收废水中重金属的新型筒式复合电化学装置，可将筒式电极套电化学技术与微电解技术有机融为一体，共同发挥作用，从而可高效处理回收废水中重金属，提高出水水质，降低处理成本。
实现本实用新型所述目的采取的技术方案是：在本装置的壳体中通过固定板和支撑板定位装入的同向筒状电极单元，电极单元的中心有一电极棒，电极棒外设置有二层以上同心的电极套，电极套之间以及电极棒与电极套之间都有惰性网状套筒隔离，在各惰性网状套筒隔离的空间内填充微电解填料，电极棒和电极套交替连接正负电源。
所述的电极单元置于隔离套筒内，作为阴极的电极采用铸铁金属材料或复合电极材料，作为阳极的电极采用铁、铝、铜金属材料或碳素材料，电极材料的具体选择根据实际待处理废水中主要待去除的重金属和pH值来决定;微电解填料采用碳粒、铁粒、铜粒、铝粒的任两种以上。装置的壳体中采取单一设置电极单元或成组设置电极单元的结构，电极单元的上端设置有惰性材料制成的进料口，下端设置有惰性材料制成的排料口。
在本装置的壳体下端还设置有上大下小的喇叭状集杂斗和相应的排杂管。
当含重金属废水流经该装置的电化学反应区时，在外加电流及原电池电流共同作用下，重金属在阳极和阴极分别发生氧化、还原反应，将自由态或是结合态的重金属在阴极析出，回收重金属元素。阴极反应如下：
金属阳离子自由态的电沉积：
Mz+ + ze- ——→ M (1)
金属阳离子结合态的电沉积：
MY(n-z)+ + ne- ——→ M+YZ- (2)
本实用新型装置的阳极若采用金属材料，则该电极在合适的电势条件下溶解，生成金属离子。阳极反应如下：
W-ne- ——→ Wn+ (3)。
本实用新型电化学装置将新型筒式电极套电化学技术与微电解技术有机结合于一体，大大提高了装置处理回收废水中重金属的能力，降低处理成本，并具有以下优点。
(1)单个电极套极板面积有限，有利于电流在极板上均匀的分布，降低电极板的电压降，能提高电流利用效率，同时也能简化电极供电方式。
(2)微电解填料处于一定的电场下，强化了重金属离子在颗粒表面的电迁移过程，提高了原电池反应速率，进而提高微电解处理能力。
(3)本实用新型电极单元安装了进料口和排料口，使得微电解填料的加料和排料能在该装置正常运行条件下进行，操作简单、方便。