CN104211141A - 一种spe电解槽的布水结构及其布水方法 - Google Patents

Abstract

一种SPE电解槽的布水结构及其布水方法，其中结构包括集水槽、离子交换膜和在离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；离子交换膜材料为阴离子交换膜或阳离子交换膜；阳极室上设有阳极进水口和阳极出水口，阴极室上设有阴极进水口和阴极出水口，集水槽上设有集水槽进水口和集水槽出水口；待处理的废水源连接到阳极进水口，阳极出水口连接到集水槽进水口，集水槽出水口连接到阴极进水口，阴极出水口连接到处理后的处理水。本发明布水方式简单，无需外加自来水作为阴极电解液；阳极出水pH低，进入阴极后极大降低阴极pH并减小阴阳极之间pH浓差，使得电解槽槽压得到大幅降低；因阴极pH降低，阴极结垢与堵塞几率降低；最终出水接近于中性。

Description

一种SPE电解槽的布水结构及其布水方法

技术领域

本发明涉及环境保护领域水处理工业技术领域，尤其是涉及一种SPE电解槽的布水结构及其布水方法。 

背景技术

许多工业废水可生化性差，此外包含大量氨、氰、酚类、吡啶、喹啉等众多无机及芳香族有毒有害物质，难于生化降解。电化学高级氧化是处理此类工业废水的有效方法，电化学氧化利用电极表面产生的自由基(如羟基自由基直接氧化)或生成的氧化剂(如次氯酸间接氧化)，可有效氧化降解水中有机污染物。此外，阴极可以在较低的电势下，在阴极发生电催化还原水中质子产氢。然而，较高能耗一致是困扰电氧化技术应用于废水处理的瓶颈，并且由于传统电解槽的开放式设计，阴极产氢无法有效的回收。 

本发明采用基于SPE质子交换膜改进设计的电解池有效减小了电极间距并降低能耗，规避了向原水添加支持电解质而产生的成本增加问题，并利用质子交换膜阻隔阴阳极室，有效分离了阳极产氯气、氧气与阴极所产氢气。然而，由于质子交换膜无法避免阳离子从阳极向阴极的渗透，因此，阴极在发生H⁺还原产氢的同时，有大量的OH^－离子与Na⁺、Ca²⁺等阳离子结合生成碱(反应式)。尽管利用液体阴极设计可有效降低在阴极发生碱性沉淀物结垢(如Ca(OH)₂、NaOH等)，但长时间运行仍旧会带来质子交换膜在阴极侧的结垢风险，降低质子交换膜电导率与阴极电化学面积。 

此外，由于质子交换膜的分隔，阳极在电氧化过程因产生大量H⁺使得阳极pH降低，而阴极因大量产氢消耗H⁺，使得H⁺浓度降低pH升高，带来浓差电位。 为克服浓差电位并维持电流强度，必须将SPE电解槽槽压升高，由此导致能耗增加。如若外加酸碱调节阴阳极pH又势必增加运行成本，带来后续处理水脱盐的压力。因此，需利用合理的SPE电解槽运行方式调节SPE阴、阳两极之间因离子交换膜分隔产生的pH浓差。 

发明内容

本发明的目的在于设计一种新型的SPE电解槽的布水结构，解决上述问题。 

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： 

一种SPE电解槽的布水结构，包括集水槽、离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；所述离子交换膜材料为阴离子交换膜或阳离子交换膜；所述阳极室上设有阳极进水口和阳极出水口，所述阴极室上设有阴极进水口和阴极出水口，所述集水槽上设有集水槽进水口和集水槽出水口； 

待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到处理后的处理水。 

所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有所述阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有所述阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑材料上设有阳极集流体，所述阳极集流体密封伸出所述阳极端板与所述离子交换膜之外； 

所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有所述阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有所述阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外。 

待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口； 

所述集水槽出水口分为两路，一路连接到处理后的处理水，另一路连接到所述阴极进水口；所述阴极出水口也连接到所述集水槽进水口。 

待处理的废水源连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。 

待处理的废水源分为两路，一路直接连接到所述集水槽进水口，另一路连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口； 

所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。 

一种使用权利要求1或2所述的SPE电解槽的布水结构的布水方法：待处理的废水以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阳极室，待处理的废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从所述阳极出水口排入所述集 水槽，所述集水槽的出水再以与所述阳极进水口相同流速Q流入阴极室，经阴极电解产氢后，排出SPE电解槽。 

一种使用权利要求3所述的SPE电解槽的布水结构的布水方法： 

待处理的废水以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阳极室，待处理的废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从所述阳极出水口排入所述集水槽；所述集水槽的出水以10％-50％Q的流速进入阴极，经阴极电解产氢后，阴极出水返回至所述集水槽；最后所述集水槽的出水以流速Q排出SPE电解槽。 

一种使用权利要求6所述的SPE电解槽的布水结构的布水方法： 

待处理的废水首先以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阴极室，待处理的废水在阴极发生电解还原产氢后从所述阴极室排出进入所述集水槽，所述集水槽的出水再以相同流速Q流入所述阳极室，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽。 

一种使用权利要求7所述的SPE电解槽的布水结构的布水方法： 

待处理的废水首先将总流速Q为0.02-0.10ml/cm².min，分配成Q1流速进入所述集水槽和10％-50％Q1流速进入所述阴极室，待处理的废水在阴极发生电解还原产氢后从所述阴极室排出再汇入所述集水槽与所述待处理的废水混合；所述集水槽混合液再以流速Q流入所述阳极室，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽。 

本发明目的是提供一种基于固态电解质“零间距”电解槽的布水及运行方式的改进设计，解决因离子交换膜分隔SPE阴、阳两极产生的pH浓差，以及由此带来的槽压升高与能耗增加，最终获得一种低能耗高效电化学氧化处理难降解有机废水的装置。 

该电氧化电解槽设计如图1和图2所示。 

(1)本发明中，阳极室由阳极端板、阳极流场、硅胶密封圈、阳极集流体、多孔阳极支撑材料、阳极催化层组成，其中多孔阳支撑材料为钨丝、钛丝、钼丝、铌丝等耐腐蚀的金属丝编制网，其目数为50-400目，金属丝的直径为10-500微米，金属丝网的厚度为100微米-1000微米；如用泡沫钛网作为阳极支持材料，其厚度约为300微米-2000微米；如用多孔钛板做支持材料，其厚度为500-3000微米，孔隙率大于40％；阳极催化层为RuO₂-TiO₂，PbO₂，SnO₂-Sb2O₃，Nb₂O₅-SnO₂，SnO₂-In₂O₃，IrO₂-Ta₂O₅，稀土金属氧化物-SnO₂中的一种或者多种的混合物。 

(2)本发明中，阴极由阴极端板、阴极流场、硅胶密封圈、多孔阴极催化材料，阴极集流体五部分组成；阴极端板为镍或不锈钢镀镍等材料制成，阴极流场设计与阳极流场一致，为横向或纵向蛇形、梳状凹槽排布，槽宽1-3毫米，槽深0.5-2.0毫米，两条或三条流道槽并行设置，流场槽道从进水口开始至出水口结束；多孔阴极催化材料为适用于碱性水电解槽中的析氢阴极电催化材料，如Ni，Raney Ni，Ni-S，Ni-Mo，Ni-Mo-S等； 

(3)本发明“零间距”电解槽的阴极室与阳极室紧密相连，仅由离子交换膜阻隔分开，所用的离子交换膜材料为阳离子交换膜(如Nafion膜)或者阴离子交换膜，膜的厚度为50-150微米(μm)；“零间距”电解槽上所施加工作电压为2-4伏特，电解槽工作电流密度为1-20毫安/平方厘米； 

(4)本发明中SPE电解槽阳极、阴极板上各有一个进水口，进水口在极板 底部与流场始端相连；SPE电解槽阳极、阴极各有一个出水口，出水口设在极板上部侧面，与流场末端相连。 

(5)本发明中SPE电解槽存在以下几种布水方式，如图3至图6所示: 

(a)如图3所示，废水以流速Q(0.02-0.10ml/cm².min)进入SPE电解槽阳极(步骤311)，废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从阳极出口排入集水槽(步骤312)，将集水槽水再以与阳极相同流速Q流入阴极(步骤313)，经阴极电解产氢后，排出SPE电解槽(步骤314)。 

(b)如图4所示，废水以流速Q(0.02-0.10ml/cm².min)进入SPE电解槽阳极(步骤321)，废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从阳极出口排入集水槽(步骤322)；集水槽水以10％-50％Q的流速进入阴极(步骤323)，经阴极电解产氢后，阴极出水返回至集水槽(步骤324)；最后集水槽水以流速Q排出SPE电解槽(步骤325)。 

(e)如图5所示，废水首先以流速Q(0.02-0.10ml/cm².min)进入SPE电解槽阴极(步骤351)，废水在阴极发生电解还原产氢后从阴极排出进入集水槽(步骤352)，集水槽水再以相同流速Q流入阳极(步骤353)，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽系统(步骤354)。 

(f)如图6所示，废水首先将总流速Q(0.02-0.10ml/cm².min)，分配成Q1流速进入集水槽(步骤361)和10％-50％Q1流速进入SPE电解槽阴极(步骤362)，废水在阴极发生电解还原产氢后从阴极排出再汇入集水槽与原废水混合(步骤363)；集水槽混合液再以流速Q流入阳极(步骤364)，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽系统(步骤365)。 

本发明中，所述多孔阳支撑材料为耐腐蚀的金属丝编制网，其目数为50-400目，金属丝的直径为10-500微米，金属丝网的厚度为100微米-1000微米； 

所述阳极催化层为RuO₂-TiO₂，PbO₂，SnO₂-Sb₂O₃，Nb₂O₅-SnO₂，SnO₂-In₂O₃，IrO₂-Ta₂O₅，或者稀土金属氧化物/Sb₂O₅-SnO₂中的一种或者多种的混合物；本发明中，所述耐腐蚀的金属丝包括钨丝、钛丝、钼丝或铌丝。 

本发明中，所述耐腐蚀的金属丝编制网为钛编织网网，所述钛网的厚度为300微米-2000微米； 

或者所述耐腐蚀的金属丝编制网为多孔钛板，所述多孔钛板的厚度为500微米-3000微米，孔隙率大于40％。 

本发明中，所述阴极端板为镍或不锈钢镀镍制成； 

所述阴极流场槽设计与所述阳极流场槽一致，为横向或纵向蛇形凹槽排布，槽宽2-5毫米，槽深1-3毫米，流场槽道从进水口开始至出水口结束； 

所述多孔阴极催化材料为适用于碱性水电解槽中的析氢阴极电催化材料。 

本发明中，所述析氢阴极电催化材料包括Ni，Raney Ni，Ni-S，Ni-Mo，或者Ni-Mo-S。 

本发明中，所述阴极室与所述阳极室紧密相连，仅由所述离子交换膜阻隔分开，所述离子交换膜材料的厚度为50微米-150微米。 

本发明中，还包括硅密封圈，所述阳极端板与所述离子交换膜之间通过所述硅胶密封圈密封，所述阴极端板与所述离子交换膜之间也通过所述硅胶密封圈密封。 

本发明的有益效果可以总结如下： 

(a)如图3所示，此种布水方式(a)最简单，无需外加自来水作为阴极 电解液；阳极出水pH低，进入阴极后极大降低阴极pH并减小阴阳极之间pH浓差，使得电解槽槽压得到大幅降低；因阴极pH降低，阴极结垢与堵塞几率降低；最终出水接近于中性。 

(b)如图4所示，此种布水方式的特性与方法a相似，阳极处理水部分回流入阴极，无需外加自来水作为阴极电解液；阳极出水与阴极出水混合，调节出水pH接近中性；部分处理水回流至阴极，避免阴极pH过高，降低阴极结垢、腐蚀和降低产物几率，同时槽压得到降低并节能。 

(e)如图5所示，此种布水方式与方法a相似，但方向相反，布水方式同样最简单，无需外加自来水作为电解液；以废水作为电解液流经阴极，可避免阴极pH过高，降低阴极结垢几率，降低槽压并节能；废水经阴极电解后，pH得到升高，再进入阳极可有利于电氧化产生羟基自由基。 

(f)如图6所示，此种布水方式中阴极利用废水而无需外加自来水水补充作为阴极电解液，可避免阴极pH过高，降低阴极结垢几率，降低电解槽槽压并节能；阴极出水与废水混合后进入阳极，使得阳极进水偏碱，有利于羟基自由基的生成和电氧化的发生。 

附图说明

图1为本发明SPE电氧化系统主视方向的结构示意图。 

图2为本发明SPE电氧化系统的展开图。 

其中：阳极端板1，阳极流场槽2；硅胶密封圈3；多孔阳极支撑材料4；阳极催化层5；阳极集流体6；离子交换膜7；阴极集流体8；多孔阴极催化材料9；阴极流场槽10；阴极端板11；阳极进水口101(废水)；阳极出水口102(处理水)；阴极进水口201(自来水)；阴极出水口202。 

图3为SPE电解槽的一种布水方式。 

图4至为SPE电解槽的另一种布水方式。 

图5至为SPE电解槽的再一种布水方式。 

图6至为SPE电解槽的又一种布水方式。 

其中，集水槽31；阳极室32；阴极室33；废水源34。 

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

如图1至图6所示的一种SPE电解槽的布水结构，包括集水槽、离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；所述离子交换膜材料为阴离子交换膜或阳离子交换膜；所述阳极室上设有阳极进水口和阳极出水口，所述阴极室上设有阴极进水口和阴极出水口，所述集水槽上设有集水槽进水口和集水槽出水口；待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到处理后的处理水。 

在更加优选的实施例中，所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有所述阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有所述阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑 材料上设有阳极集流体，所述阳极集流体密封伸出所述阳极端板与所述离子交换膜之外；所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有所述阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有所述阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外。 

在更加优选的实施例中，待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口；所述集水槽出水口分为两路，一路连接到处理后的处理水，另一路连接到所述阴极进水口；所述阴极出水口也连接到所述集水槽进水口。 

在更加优选的实施例中，待处理的废水源连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。 

在更加优选的实施例中，待处理的废水源分为两路，一路直接连接到所述集水槽进水口，另一路连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口；所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。 

一种使用图3所示的SPE电解槽的布水结构的补水方法：待处理的废水以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阳极室，待处理的废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从所述阳极出水口排入所述集水槽，所述集水槽的出水再以与所述阳极进水口相同流速Q流入阴极室，经阴极电解产氢 后，排出SPE电解槽。 

一种使用图4所示的SPE电解槽的布水结构的补水方法： 

待处理的废水以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阳极室，待处理的废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从所述阳极出水口排入所述集水槽；所述集水槽的出水以10％-50％Q的流速进入阴极，经阴极电解产氢后，阴极出水返回至所述集水槽；最后所述集水槽的出水以流速Q排出SPE电解槽。 

一种使用图5所示的SPE电解槽的布水结构的补水方法： 

待处理的废水首先以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阴极室，待处理的废水在阴极发生电解还原产氢后从所述阴极室排出进入所述集水槽，所述集水槽的出水再以相同流速Q流入所述阳极室，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽。 

一种使用使用图6所示的SPE电解槽的布水结构的补水方法： 

待处理的废水首先将总流速Q为0.02-0.10ml/cm².min，分配成Q1流速进入所述集水槽和10％-50％Q1流速进入所述阴极室，待处理的废水在阴极发生电解还原产氢后从所述阴极室排出再汇入所述集水槽与所述待处理的废水混合；所述集水槽混合液再以流速Q流入所述阳极室，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽。 

实施例1 

SPE电解槽采用Ti丝编织网，通过涂刷SnCl₄和SbCl₃(按9:1，总浓度1.1mol/L)丁醇溶液，125℃烘干5min，500℃热分解烧结5min，往复操作10遍，制备Ti/SnO₂-Sb₂O₅固溶阳极催化层5；采用镍网作为阴极，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，电极有效面积皆为为150cm²。SPE电解槽电氧化处理焦化废水运行方式如下：SPE电解槽按照布水方式a进行配水(如图3)，即焦化废水以一定流速进入SPE电解槽阳极(步骤311)，经电解槽阳极电解氧化后，处理水汇入集水槽(步骤312)；集水槽水以与阳极相同流速进入SPE电解槽阴极(步骤313)，经阴极电解产氢后，处理水排出SPE电解槽系统(步骤314)。SPE电解槽阴、阳极之间通入直流电，采用恒流充电模式运行。 

当焦化废水初始COD浓度为280mg/L时，SPE电解槽以不同流速、不同电流密度下，反应过程中SPE电解槽槽压、出水COD浓度、COD降解率以及电能能耗如表1所示： 

表1布水方式a下的SPE电解槽处理焦化废水 

实施例2 

SPE电解槽采用Ti丝编织网，阳极催化层制备方法如实施例1；采用镍网作为阴极，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，电极有效面积皆为为150cm²。SPE电解槽电氧化处理焦化废水运行方式如下：SPE电解槽按照布水方式b进行配水(如图4)，即焦化废水以流速Q1进入SPE电解槽阳极(步骤321)，经电解槽阳极电解氧化后，处理水进入集水槽(步骤322)；集水槽水中一部分以10-50％Q1的流速Q2进入电解槽阴极(步骤323)，经阴极电解产氢后，再回流入集水槽(步骤324)；最终处理水以Q1从集水槽流出系统。SPE电解槽阴、阳极之间通入直流电，采用恒流充电模式运行。 

当焦化废水初始COD浓度为280mg/L时，SPE电解槽以不同流速、不同电流密度条件下运行，反应过程中SPE电解槽槽压、出水COD浓度、COD降解率以及电能能耗如表2所示： 

表2布水方式b下的SPE电解槽处理焦化废水 

实施例3 

SPE电解槽采用Ti丝编织网，阳极催化层制备方法如实施例1；采用镍网作为阴极，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，电极有效面积皆为为150cm²。SPE电解槽按照布水方式e进行配水(如图5)，具体运行方式如下：焦化废水以流速Q进入SPE电解槽阴极(步骤351)，经电解槽阴极电解析氢后，废水进入集水槽(步骤352)；集水槽水再以流速Q进入电解槽阳极(步骤353)，经阳极电氧化处理后，最终流出SPE阳极(步骤354)。SPE电解槽阴、阳极之间通入直流电，采用恒流充电模式运行。 

当焦化废水初始COD浓度为280mg/L时，SPE电解槽以不同流速、不同电流密度条件下运行，反应过程中SPE电解槽槽压、出水COD浓度、COD降解率以及电能能耗如表3所示： 

表3布水方式e下的SPE电解槽处理焦化废水 

实施例4 

SPE电解槽采用Ti丝编织网，阳极催化层制备方法如实施例1；采用镍网作为阴极，阴、阳两极以离子交换膜7(如Nafion)分隔，电极有效面积皆为为150cm²。SPE电解槽按照布水方式f进行配水(如图6)，具体运行方式如下：焦化废水分别以流速Q1、Q2(Q1/Q2＝1-5)流向集水槽(步骤361)及SPE电解槽阴极(步骤362)，Q2部分废水经电解槽阴极电解析氢后，再流入集水槽(步骤363)；集水槽中水再以流速Q(Q＝Q1+Q2)进入电解槽阳极(步骤364)，经阳极电氧化处理后，最终流出SPE阳极(步骤365)。SPE电解槽阴、阳极之间通入直流电，采用恒流充电模式运行。 

当焦化废水初始COD浓度为280mg/L时，SPE电解槽以不同流速、不同电流密度条件下运行，反应过程中SPE电解槽槽压、出水COD浓度、COD降解率以及电能能耗如表4所示： 

表4布水方式f下的SPE电解槽处理焦化废水 

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本发明，但本领域技术人员 应该明白，本发明并不局限于以上所述实施例，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种SPE电解槽的布水结构，其特征在于：包括集水槽、离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；所述离子交换膜材料为阴离子交换膜或阳离子交换膜；所述阳极室上设有阳极进水口和阳极出水口，所述阴极室上设有阴极进水口和阴极出水口，所述集水槽上设有集水槽进水口和集水槽出水口；

待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到处理后的处理水。

2.根据权利要求1所述的SPE电解槽的布水结构，其特征在于：所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有所述阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有所述阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑材料上设有阳极集流体，所述阳极集流体密封伸出所述阳极端板与所述离子交换膜之外；

所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有所述阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有所述阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外。

3.根据权利要求1或2所述的SPE电解槽的布水结构，其特征在于：待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口；

所述集水槽出水口分为两路，一路连接到处理后的处理水，另一路连接到所述阴极进水口；所述阴极出水口也连接到所述集水槽进水口。

4.根据权利要求1或2所述的SPE电解槽的布水结构，其特征在于：待处理的废水源连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。

5.根据权利要求1或2所述的SPE电解槽的布水结构，其特征在于：待处理的废水源分为两路，一路直接连接到所述集水槽进水口，另一路连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口；

所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。

6.一种使用权利要求1或2所述的SPE电解槽的布水结构的补水方法，其特征在于：待处理的废水以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阳极室，待处理的废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从所述阳极出水口排入所述集水槽，所述集水槽的出水再以与所述阳极进水口相同流速Q流入阴极室，经阴极电解产氢后，排出SPE电解槽。

7.一种使用权利要求3所述的SPE电解槽的布水结构的补水方法，其特征在于：

待处理的废水以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阳极室，待处理的废水在阳极发生电氧化作用下得到降解与矿化，处理水从所述阳极出水口排入所述集水槽；所述集水槽的出水以10％-50％Q的流速进入阴极，经阴极电解产氢后，阴极出水返回至所述集水槽；最后所述集水槽的出水以流速Q排出SPE电解槽。

8.一种使用权利要求6所述的SPE电解槽的布水结构的补水方法，其特征在于：

待处理的废水首先以流速Q为0.02-0.10ml/cm².min进入所述阴极室，待处理的废水在阴极发生电解还原产氢后从所述阴极室排出进入所述集水槽，所述集水槽的出水再以相同流速Q流入所述阳极室，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽。

9.一种使用权利要求7所述的SPE电解槽的布水结构的补水方法，其特征在于：

待处理的废水首先将总流速Q为0.02-0.10ml/cm².min，分配成Q1流速进入所述集水槽和10％-50％Q1流速进入所述阴极室，待处理的废水在阴极发生电解还原产氢后从所述阴极室排出再汇入所述集水槽与所述待处理的废水混合；所述集水槽混合液再以流速Q流入所述阳极室，在阳极发生电氧化作用使有机物得到降解与矿化，最后排出SPE电解槽。