CN102101706A - 电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法，通过以下方程计算电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值：恒电流放大效应方程为：y1＝0.0098x+0.2929，2≤N≤6；

恒电压放大效应方程为：y2＝-1.486ln(x)+31.322，2≤N≤4；

Description

电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法

技术领域

本发明涉及一种预测电解槽中极板的工作电流和电压的方法，尤其涉及一种电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法。

背景技术

废水中的NH₄ ⁺-N主要是指以游离态和离子氨形式存在的氮，其主要来自生活污水中的有机物分解，焦化废水，农业化肥等。水体中大量的NH₄ ⁺-N会导致河流，湖泊的“富营养化”。NH₄ ⁺-N的氧化会导致水体的溶解氧下降，水质变差，发臭；而其氧化产物硝态氮和亚硝态氮，对水中的鱼类危害很大，严重影响渔业的发展；饮用含硝态氮和亚硝态氮的水还会造成人畜中毒。因此去除水体中的NH₄ ⁺-N对水体保护十分重要。现在去除水中NH₄ ⁺-N的方法主要有氨吹脱物化法、化学法、生物法等，这些方法不同程度的存在投资大，成本高，运行受环境影响大，维护困难，二次污染严重等问题。

电化学水处理技术是利用外加电场的作用，在特定的电化学反应器内，通过一系列化学反应、电化学过程或物理过程，达到预期的去除废水中污染物或回收有用物质的目的。电化学氧化NH₄ ⁺-N就是通过电极的直接氧化和间接氧化作用将NH₄ ⁺-N转化成氮气的过程。电化学氧化氨氮废水的研究方向主要集中在不同水质下工业参数的优化，一般要经过小试、中试、再到实际应用。而电化学氧化氨氮废水放大效应的研究则主要集中在观察极板面积对氨氮去除效果上的研究，至于极板面积与工作电流和电压之间的放大关系则很少有人提及。这就造成了工业应用电化学氧化氨氮时，对于工作电流和电压的选择存在盲目性，致使能源浪费或达不到处理效果的现象时有发生。

发明内容

本发明的目的是提供一种能有效预测电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值的电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法，通过以下方程计算电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值：

恒电流放大效应方程为：

y₁＝0.0098x+0.2929    2≤N≤6

$y_1=(0.0098x+0.2929)/\sqrt[2.05]{N/4}N>6$

恒电压放大效应方程为：

y₂＝-1.486ln(x)+31.322    2≤N≤4

$y_2=-1.486\ln \left(x\right)+31.322/\sqrt[2.2]{N/4}N\≥5$

式中：N为总极板数；x为极板总面积(cm²)；y₁为电解电流；y₂为电解电压。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明所述的电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法，通过实验得出的恒电流放大效应方程和恒电压放大效应方程计算电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值，能有效预测电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值。

具体实施方式

本发明的电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法其较佳的具体实施方式是，通过以下方程计算电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值：

恒电流放大效应方程为：

y₁＝0.0098x+0.2929    2≤N≤6

$y_1=(0.0098x+0.2929)/\sqrt[2.05]{N/4}N>6$

恒电压放大效应方程为：

y₂＝-1.486ln(x)+31.322    2≤N≤4

$y_2=-1.486\ln \left(x\right)+31.322/\sqrt[2.2]{N/4}N\≥5$

式中：N为总极板数；x为极板总面积(cm²)；y₁为电解电流；y₂为电解电压。

所述的极板材料可以为：阳极为Ti/RuO₂-TiO₂-IrO，阴极为钢板。

本发明的电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法，能解决工程上电化学氧化去除氨氮时如何选则工作电流和电压问题。

本发明的放大方程实验和推导的步骤是：A)极板材料为：阳极Ti/RuO2-TiO2-IrO；阴极钢板。B)相同材料不同面积的极板。C)确定阴阳极板对数。D)分别通过极板面积对电流和电压的放大实验拟合电流和电压方程。E)运用工程实例有关材料验证修正方程。

具体的技术步骤为：

A)制作阳极材料为Ti/RuO₂-TiO₂-IrO；阴极材料为钢板的工作电极。

B)工作电极制，每一组的面积各不相同。

C)确定极板总面积。

D)分别对每组工作电极进行氨氮去除的试验，并规选择一定的去除率、面体比，记录每组极板达到相同去除率时的工作电流和工作电压。将这些点通过插值法拟合出方程。

E)运用相关工业实例数据对所得方程进行优化，最后的得到本发明的放大方程。

修正的恒电流放大效应方程为：

①y₁＝0.0098x+0.2929    2≤N≤6

② $y_1=(0.0098x+0.2929)/\sqrt[2.05]{N/4}N>6$

修正的恒电压放大效应方程为：

①y₂＝-1.486ln(x)+31.322    2≤N≤4

② $y_2=-1.486\ln \left(x\right)+31.322/\sqrt[2.2]{N/4}N\≥5$

式中：N为总极板数；

x为极板总面积(cm²)；

y₁为电解电流；

y₂为电解电压。

本发明能有效预测电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工业应用所选电流电压值，并且误差可控制在7％以内，尤其适用于微污染水中氨氮的电化学氧化处理。具有快速、简单、实用的优点。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法，其特征在于，通过以下方程计算电化学氧化法除氨氮废水所用极板的电流和电压值：

恒电流放大效应方程为：

y₁＝0.0098x+0.2929    2≤N≤6

$y_1=(0.0098x+0.2929)/\sqrt[2.05]{N/4}N>6$

恒电压放大效应方程为：

y₂＝-1.486ln(x)+31.322    2≤N≤4

$y_2=-1.486\ln \left(x\right)+31.322/\sqrt[2.2]{N/4}N\≥5$

式中：N为总极板数；x为极板总面积(cm²)；y₁为电解电流；y₂为电解电压。

2.根据权利要求1所述的电化学氧化法除氨氮废水所用极板的工程计算方法，其特征在于，所述的极板材料为：阳极为Ti/RuO₂-TiO₂-IrO，阴极为钢板。