申请日2019.01.04
公开(公告)日2019.03.29
IPC分类号C02F1/461; C02F1/72; C02F101/30
摘要
本发明提供一种基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，其核心为具有大量微米尺寸通道且通道表面密布微孔介孔的整体结构电极。该连续过滤式电化学水处理装置包括底座、金属网、法兰连接、垫圈、整体结构电极、防水绝缘垫层、装置外壳、金属网、绝缘环、顶盖、电极引线和出气口。本发明的连续过滤式电化学水处理装置在于轴向贯通的大量微米尺寸通道可减小过水阻力，形成湍流使进水质点与电极通道壁上的介孔碰撞机会增加，提高电化学分解水中污染物的效率。该装置可用于处理饮用水、生活污水、工业废水中的有机物、氨氮、金属离子、微生物、硝酸根等污染物，具有结构和操作简单、处理速度快、占地面积小、能耗低、电极寿命长等优点。
权利要求书
1.一种基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，其特征在于，所述的基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置包括底座(1)、金属网、法兰(3)、垫圈(4)、整体结构电极(5)、防水绝缘垫层(6)、装置外壳(7)、绝缘环(9)、顶盖(10)、电极连接线(11)及出气口(12);
装置内部装有整体结构电极(5)，整体结构电极(5)的上方设置有金属网二(8)，金属网二(8)通过其上方的顶盖(10)压紧固定;整体结构电极(5)的下方设有金属网一(2)，金属网一(2)通过其下方的底座(1)压紧固定;
所述的整体结构电极(5)与装置内壁间通过防水绝缘垫层(6)固定，防水绝缘垫层(6)也起到防止反应装置短流的作用;
所述的底座(1)侧面设有进水口，顶盖(10)侧面设有出水口，顶盖(10)上方设有出气口(12);顶盖(10)和底座(1)均带有电极连接线，起到连接整体结构电极(5)与电极连接线(11)的作用，其通过顶盖(10)与装置外壳(7)固定;
所述的顶盖(10)与装置外壳(7)、底座(1)与装置外壳(7)均通过法兰(3)连接，法兰之间的硅胶垫圈(4)起到防止装置漏水的作用;
阴阳极之间设有绝缘环(9)。
2.根据权利要求1所述的基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，其特征在于，所述的装置中至少有一个整体结构电极，其中，当阴阳极均为整体结构电极(5)时，阴阳极之间设有绝缘环(9)以防止装置短路。
3.根据权利要求2所述的基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，其特征在于，所述的装置中仅阴极或阳极为整体结构电极时，此时金属网作为对应的阳极或阴极，此时金属网与整体结构电极(5)之间仍设有绝缘环(9)以防止装置短路。
4.根据权利要求1-3任一所述的基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，其特征在于，所述的整体结构电极(5)具备大量轴向通道，等效直径在1μm-300μm，且通道壁上密布小孔，孔尺寸在1nm-100nm之间;且有一定形状和机械强度、可制备、无光学显微镜可识别部件。
说明书
一种基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置
技术领域
本发明涉及一种基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置。
背景技术
随着经济的快速发展，我国的污水排放量不断增加，且排放的水质要求逐渐升高，传统的水处理工艺如物理过滤吸附，活性污泥法，以及生物膜法等很难满足日益增长的水处理排放标准，因此新型的水处理工艺逐渐被开发，比如电化学过滤技术。现有的电化学过滤装置中使用导电的微滤、超滤、纳滤膜，过滤孔道直径在1nm-500nm，需要一定水压才能驱使水流过过滤膜，为了减小所需压力，必须控制过滤层厚度，一般控制在100nm范围内，因此水力停留时间较短;导电过滤层一般由纳米管、石墨烯、碳粉、颗粒活性碳等组成，利用粘合剂或化学键连接，负载在陶瓷基底、聚氨酯、尼龙、聚丙烯、醋酸纤维素纤维、碳纤维、碳毡等基底上，实际水处理过程中导电颗粒容易从分离膜上脱落。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，设计了一种厚度可调、孔道及孔径可控、易于制备且价格低廉的整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，该装置中电极材料是整体结构，没有结构单元，不存在导电过滤层脱落的问题;具有1μm-300μm的竖直通透孔道，所需过水压力很小，且容易形成湍流提高污染物向电极表面的传质效率;孔道壁上带有1nm-100nm的微孔和介孔，提高了电极表面积，从而污染物降解速率高。除此之外，在反应装置中水流从下至上流动，阳极副反应产生的氧气及阴极产生的氢气可从出气口12排出，从而防止气体累积影响装置正常运行。
本发明的技术方案：
一种基于整体多通道多孔电极的连续过滤式电化学水处理装置，包括底座1、金属网、法兰3、垫圈4、整体结构电极5、防水绝缘垫层6、装置外壳7、绝缘环9、顶盖10、电极连接线11及出气口12;
装置内部装有整体结构电极5，整体结构电极5的上方设置有金属网二8，金属网二8通过其上方的顶盖10压紧固定;整体结构电极5的下方设有金属网一2，金属网一2通过其下方的底座1压紧固定;
所述的整体结构电极5与装置内壁间通过防水绝缘垫层6固定，防水绝缘垫层6也起到防止反应装置短流的作用;
所述的底座1侧面设有进水口，顶盖10侧面设有出水口，顶盖10上方设有出气口12;顶盖10和底座1均带有电极连接线，起到连接整体结构电极5与电极连接线11的作用，其通过顶盖10与装置外壳7固定;
所述的顶盖10与装置外壳7、底座1与装置外壳7均通过法兰3连接，法兰之间的硅胶垫圈4起到防止装置漏水的作用。
所述的整体结构电极5可同时作为阴极和阳极，阴阳极之间设有绝缘环9以防止装置短路。
所述的整体结构电极5也可只作为阴极或者阳极，此时金属网作为对应的阴极或阳极，此时金属网与整体结构电极5之间仍设有绝缘环9以防止装置短路。
所述的整体结构电极5具备大量轴向通道，等效直径在1μm-300μm，且通道壁上密布小孔，孔尺寸在1nm-100nm之间;且电极组成成分均匀，不分层，各部分没有可观查的颜色区别;且有一定形状和机械强度、可制备、无光学显微镜可识别部件。
本发明的有益效果：本发明的连续过滤式电化学水处理装置克服了常见电化学过滤装置电极活性层易脱落、只有表面参与反应等缺点，达到同样处理效果的水力停留时间显著缩短，可减少工程应用的占地面积。