CN107879488A - 电流交替变化的电化学软化水方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电流交替变化的电化学软化水方法和装置。在电化学反应器内依次垂直安装两块或多块相间排列的阴阳电极。采用两个步骤交替操作，硬水软化阶段：硬水通过电化学反应器，利用直流电促进水电解，阴极表面产生高浓度OH‑，与水中HCO3 ‑，Ca2+和Mg2+反应分别生成CaCO3和Mg(OH)2并沉积于阴极表面，水中的硬度离子得到去除；阴极脱垢阶段：提高电极电流密度，强化水电解并在垢层间隙产生大量H2，随着H2在垢层间隙的积累，气泡对垢层产生不断增强的压力，使垢层破碎并脱落，被脱除的沉淀从排泥口排出。本发明适用于电力，石油，暖通等行业工业循环水的软化以及电镀漂洗等含重金属离子废水的净化。

Description

电流交替变化的电化学软化水方法和装置
技术领域
本发明涉及电化学软化水方法和装置，尤其是涉及一种电流交替变化的电化学软化水方法和装置。
技术背景
电力、石油化工、钢铁制造行业蒸发冷却过程当中产生的循环冷却水的处理均涉及到软化。电化学软化法是一种只消耗电，而无需消耗化学药剂的环境友好型软化法。与化学药剂投加法、反渗透法和离子交换法等传统方法相比，电化学软化法同时具备环境友好、处理效率高、适用范围广和操作简便等突出优点，因此在高硬度废水处理中具有良好的工业化应用前景。
电化学软化过程中，当垢层逐渐覆盖阴极表面时，会导致阴极性能失效的问题，因此需要经常对阴极表面进行脱垢处理。机械脱垢法具有操作简便，环境友好等优点，目前在国内外应用最广泛，但目前仍存在一些缺陷。首先，机械刮板在阴阳极之间的安装不可避免地增加了电极之间的间距，这既增加能耗，又因阴极总面积受限而影响硬度去除效率。其次，经长时期使用后，机械脱垢效率会明显下降。此外，因脱垢设备的添加，电化学装置结构复杂化，维修困难。
发明内容
为了克服背景技术中脱垢所存在的问题，本发明的目的在于提供一种电流交替变化的电化学软化水方法和装置，以实现对电化学软化装置的高效脱垢。软化水阶段，电化学反应去除硬度离子并以沉淀形式吸附于阴极上；脱垢阶段，提高电流密度对阴极进行原位脱垢处理。
本发明采用的技术方案是：
一、一种电流交替变化的电化学软化水方法：
电化学反应器内依次垂直安装两块或者多块相间排列的阴、阳电极，采用硬水软化与阴极脱垢两个步骤交替操作；
1)水软化阶段：硬水通过电化学反应器，利用电流密度为10-250 A/m2 的直流电促进水电解，阴极表面产生高浓度OH- ，与水中HCO3 - ，Ca2+ 和Mg2+ 反应分别生成CaCO3 和Mg(OH)2并沉积于阴极表面，水中的硬度离子得到去除；
2)阴极脱垢阶段：利用电流密度为300-1000 A/m2 的直流电强化水电解，在垢层间隙产生大量H2，随着H2在垢层间隙的积累，气泡对垢层产生不断增强的压力，使垢层破碎并脱落；在脱垢结束后，将被脱除的沉淀从排泥口排出电化学反应器。
二、一种电流交替变化的电化学软化水方法的装置：
包括左侧底部开有进水口、右侧上部开有出水口和底部开有排泥口的电化学反应器外壳；阳极与阴极相间排列并垂直固定于电化学反应器外壳内；各阳极互相连接，各阴极也互相连接；阳极与直流电源正极相连，阴极与直流电源负极相连；进水口经进水阀与进水泵相连；出水口与出水阀相连；排泥口与排泥阀相连。
所述阳极和阴极之间的电极间距为2～10 mm。
所述阳极和阴极的上端均具有凸出打孔部分，凸出打孔与接线通过螺钉固定连接，最终与直流电源相连。
所述阴极采用镜面耐腐蚀金属或合金，形状为板状。
本发明具有的有益效果是：
1)装置结构显著简化，运行管理更简便；
2)阴极有效面积显著增加，除垢效率大幅提高；
3)电极间距显著缩短，能耗大幅下降；
本发明适用于电力，石油，暖通等行业工业循环水的软化以及电镀漂洗等含重金属离子废水的净化。
附图说明
图1是本发明结构原理图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是图1的B-B剖视图。
图中：1、直流电源，2、阳极，3、阴极，4、电化学反应器，5、电化学反应器外壳，6、进水泵，7、进水阀，8、进水口，9、排泥口，10、排泥阀，11、出水口，12、出水阀，13、阴极接线，14、阳极接线。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明
如图1、图2、图3所示，本发明包括左侧底部开有进水口8、右侧上部开有出水口11和底部开有排泥口9的电化学反应器外壳5；阳极2与阴极3相间排列并垂直固定于电化学反应器4内；各阳极2互相连接，各阴极3也互相连接；阳极2通过阳极接线14与直流电源1正极相连，阴极3通过阴极接线13与直流电源1负极相连；进水口8经进水阀7与进水泵6相连；出水口11与出水阀12相连；排泥口9与排泥阀10相连。
所述阳极2和阴极3之间的电极间距为2～10 mm。
所述阳极2和阴极3的上端均具有凸出打孔部分，凸出打孔与接线通过螺钉固定连接，最终与直流电源1相连。
所述阴极3采用镜面耐腐蚀金属或合金，形状为板状。
本发明采用硬水软化与阴极脱垢两个步骤交替操作；
1)进行硬水软化处理时：关闭排泥阀10，打开进水阀7和出水阀12；打开进水泵6将硬水通过进水阀7从进水口8输入电化学反应器4，自下而上通过电化学反应器4；同时打开直流电源1，对电化学反应器4施加直流电，利用电流密度为10-250 A/m2 的直流电促进水电解，阴极3表面产生高浓度OH- ；再利用所产生的OH-与水中HCO3 - ，Ca2+ 和Mg2+ 反应分别生成CaCO3 和Mg(OH)2并沉积于阴极表面，水中的硬度离子得到去除；处理过程中，两个电极产生的气体依靠自身浮力从电化学反应器4顶部排出。
2)进行阴极脱垢时：关闭出水阀12、进水阀7和排泥阀10，使电极完全浸没于溶液中；同时打开直流电源1，对电化学反应器4施加直流电，利用电流密度为300-1000 A/m2 的直流电强化水电解，在垢层间隙产生大量H2，随着H2在垢层间隙的积累，气泡对垢层产生不断增强的压力，使垢层破碎并脱落，脱除的沉淀从阴极表面转移至水相；脱垢过程中，两个电极产生的气体依靠自身浮力从电化学反应器4顶部排出；脱垢结束后，打开排泥阀10；同时关闭直流电源1，将脱除的沉淀从排泥阀10排出。
实施例：
硬度约为350mg/L，阻垢剂浓度约为2mg/L的工业循环水采用本发明系统进行处理。系统采用一块DSA板状阳极和一块镜面不锈钢板状阴极，电极的尺寸均为21×7×2 cm，两电极之间的净间距为5mm，反应器容积为100mL。操作条件如下：软化阶段电流密度100A/m2；软化阶段平均电压6.8V；软化阶段处理水流速度10L/h；软化阶段处理历时12h；脱垢阶段电流密度500A/m2；脱垢阶段平均电压19.6V；脱垢阶段水流速度15L/h；脱垢阶段时间5min。运行结果如下：软化阶段出水总硬度离子平均去除率为13.5 %，沉积速率为28 g/h/m2，能耗21kWh/kg CaCO3。

Claims (5)

1.一种电流交替变化的电化学软化水方法，其特征在于：电化学反应器内依次垂直安装两块或者多块相间排列的阴、阳电极，采用硬水软化与阴极脱垢两个步骤交替操作；
1)硬水软化阶段：硬水通过电化学反应器，利用电流密度为10～250 A/m2 的直流电促进水电解，阴极表面产生高浓度OH- ，与水中HCO3 - ，Ca2+ 和Mg2+ 反应分别生成CaCO3 和Mg(OH)2并沉积于阴极表面，水中的硬度离子得到去除；
2)阴极脱垢阶段：利用电流密度为300～1000 A/m2 的直流电强化水电解，在垢层间隙产生大量H2，随着H2在垢层间隙的积累，气泡对垢层产生不断增强的压力，使垢层破碎并脱落；在脱垢结束后，将被脱除的沉淀从排泥口排出电化学反应器。
2.用于权利要求1所述的一种电流交替变化的电化学软化水方法的装置，其特征在于：包括左侧底部开有进水口（8）、右侧上部开有出水口（11）和底部开有排泥口（9）的电化学反应器外壳（5）；阳极（2）与阴极（3）相间排列并垂直固定于电化学反应器（4）内；各阳极（2）互相连接，各阴极（3）也互相连接；阳极（2）与直流电源（1）正极相连，阴极（3）与直流电源（1）负极相连；进水口（8）经进水阀（7）与进水泵（6）相连；出水口（11）与出水阀（12）相连；排泥口（9）与排泥阀（10）相连。
3.根据权利要求2所述的一种电流交替变化的电化学软化水方法的装置，其特征在于：所述阳极（2）和阴极（3）之间的电极间距为2～10 mm。
4.根据权利要求2所述的一种电流交替变化的电化学软化水方法的装置，其特征在于：所述阳极（2）和阴极（3）的上端均具有凸出打孔部分，凸出打孔与接线通过螺钉固定连接，最终与直流电源（1）相连。
5.根据权利要求2所述的一种电流交替变化的电化学软化水方法的装置，其特征在于：所述阴极（3）采用镜面耐腐蚀金属或合金，形状为板状。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108483589A (zh) * 2018-05-31 2018-09-04 浙江大学 处理工业循环冷却水的装置
WO2021089337A1 (en) * 2019-11-08 2021-05-14 Haldor Topsøe A/S A cathode for water disinfection applications
CN114506905A (zh) * 2022-01-21 2022-05-17 浙江大学 一种处理含重金属离子废水的电化学方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201737754U (zh) * 2010-06-25 2011-02-09 中国石油天然气股份有限公司 一种油田回注水防垢处理装置
CN203144185U (zh) * 2013-01-25 2013-08-21 北京一水方源科技有限公司 电化学水处理装置
CN107244772A (zh) * 2017-05-03 2017-10-13 浙江大学 空气冲刷脱垢的电化学软化水方法与系统
CN207511931U (zh) * 2017-11-17 2018-06-19 浙江大学 一种电流交替变化的电化学软化水装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201737754U (zh) * 2010-06-25 2011-02-09 中国石油天然气股份有限公司 一种油田回注水防垢处理装置
CN203144185U (zh) * 2013-01-25 2013-08-21 北京一水方源科技有限公司 电化学水处理装置
CN107244772A (zh) * 2017-05-03 2017-10-13 浙江大学 空气冲刷脱垢的电化学软化水方法与系统
CN207511931U (zh) * 2017-11-17 2018-06-19 浙江大学 一种电流交替变化的电化学软化水装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘智安等: "《工业循环冷却水处理》", 30 September 2017, 北京：中国轻工业出版社 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108483589A (zh) * 2018-05-31 2018-09-04 浙江大学 处理工业循环冷却水的装置
CN108483589B (zh) * 2018-05-31 2021-11-30 浙江大学 处理工业循环冷却水的装置
WO2021089337A1 (en) * 2019-11-08 2021-05-14 Haldor Topsøe A/S A cathode for water disinfection applications
CN114506905A (zh) * 2022-01-21 2022-05-17 浙江大学 一种处理含重金属离子废水的电化学方法
CN114506905B (zh) * 2022-01-21 2022-11-15 浙江大学 一种处理含重金属离子废水的电化学方法

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