CN108430933B - 电极模块，电化学反应器和水处理装置 - Google Patents
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Abstract
描述了一种电极模块(1)，其包括借助间隔装置(3)彼此间隔开的电极板(2)、各自延伸穿过每个电极板(2)的多个支撑构件(4)以及两个相邻电极板(2)之间的至少一个间隔装置(3)，用于将所述电极板(2)可释放地固定在一起，并且每个电极板(2)包括板部分(5)。每个电极板(2)包括被构造为在电化学反应器(9)中的第一母线(7)或第二母线(8)处支撑每个电极板(2)的一个支撑和连接凸耳部分(6)，用于将电极模块(1)的每个电极板(2)与第一母线(7)和第二母线(8)电连接，用于在第一母线(7)和第二母线(8)之一与电极模块(1)的每个电极板(2)之间供应电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种电极模块。
本发明还涉及电化学反应器和包括至少一个电极模块的水处理装置。
公开物GB 2 449 724给出了具有交错电极的电凝单元(cell)。
发明内容
本发明的目的是提供一种电极模块，该电极模块允许电极板的灵活改变并且允许在电极模块中灵活使用不同材料的电极板以优化性能。
电极模块包括：多个电极板，借助于间隔装置彼此间隔开并且交替地形成阳极和阴极，多个支撑构件，各自延伸穿过每个电极板以及两个相邻电极板之间的至少一个间隔装置，用于将所述多个电极板可释放地固定在一起，其中每个电极板包括板部分，以及其中每个电极板具有第一板面和与第一板面平行的第二板面、底板面、第一板侧面和与第一板侧面平行的第二板侧面，以及顶板面；其特征在于，每个电极板包括被构造为在电化学反应器的第一母线和第二母线之一处支撑电极模块的每个电极板的一个支撑和连接凸耳部分，用于电连接电极模块的每个电极板与第一母线和第二母线之一，用于在第一母线和第二母线之一与电极模块的每个电极板之间供应电流，每个电极板的支撑和连接凸耳部分无缝地连接到电极板的板部分，每个电极板的支撑和连接凸耳部分从第一板侧面和顶板面之间的拐角延伸超过第一板侧面和顶板面，电极模块的所述多个电极板在电极模块内彼此电绝缘，以及电极模块的电极板与电极模块周围的流体接触。
在电极模块的优选实施例中，电极模块中的每个第二电极板的支撑和连接凸耳部分在与第二方向相对的第一方向中延伸，电极模块中的其余电极板的其余支撑和连接凸耳部分在第二方向中延伸。
在电极模块的优选实施例中，电极模块中的每个电极板的厚度在 2与20mm之间，优选地在3与10mm之间，更优选地在5至7mm 之间，甚至更优选地大约为6mm。
在电极模块的优选实施例中，电极模块中的至少一个电极板的支撑和连接凸耳部分涂覆有包括镍、金、银或铜中的至少一种的涂层。
在电极模块的优选实施例中，每个电极板额外地具有被构造为在电化学反应器中支撑电极模块的每个电极板的支撑凸耳部分，而无需将支撑凸耳部分电连接到电化学反应器中的第一母线和第二母线之一。
在电极模块的优选实施例中，每个电极板额外地具有至少一个提升部分，诸如钩子部分或环部分。
在电极模块的优选实施例中，间隔装置由诸如聚合物之类的电绝缘材料制成。
在电极模块的优选实施例中，电极模块包括第一面和相对于第一面在电极模块的相对侧上的第二面。
在电极模块的优选实施例中，电极模块包括在电极模块的第一面和第二面中的每一个处的间隔框架，所述间隔框架由诸如聚合物之类的电绝缘材料制成。
在电极模块的优选实施例中，开口在每个间隔框架中。
在电极模块的优选实施例中，支撑构件延伸穿过间隔框架中的孔。
在电极模块的优选实施例中，每个支撑构件包括第一支撑构件部分和第二支撑构件部分，所述第一支撑构件部分包括第一扩大区段，所述第二支撑构件部分包括第二扩大区段，第一支撑构件部分包括具有内螺纹的母区段，并且第二支撑构件部分包括具有外螺纹的公区段，其中外螺纹被构造为与第一支撑构件部分的母区段的内螺纹配合，以及所述多个电极板布置在第一支撑构件部分的第一扩大区段和第二支撑构件部分的第二扩大区段之间，以便将电极模块的所述多个电极板固定在一起。
在电极模块的优选实施例中，所述多个电极板被用所述多个支撑构件在电极模块中固定在一起，使得电极板能够在沿着每个电极板的板部分的方向上相对于彼此移动。
在电极模块的优选实施例中，每个支撑构件由诸如聚合物之类的绝缘材料制成。
在电极模块的优选实施例中，每个支撑构件的外表面由诸如聚合物之类的绝缘材料制成。
在电极模块的优选实施例中，至少一个电极板由诸如碳钢之类的钢制成。
在电极模块的优选实施例中，至少一个电极板由铝制成。
在电极模块的优选实施例中，至少一个电极板由铜制成。
在电极模块的优选实施例中，至少一个电极板由石墨制成。
电化学反应器的特征在于该电化学反应器具有如上所述的电极模块。
水处理装置的特征在于该水处理装置具有如上所述的电极模块。
本发明还涉及用于处理无机废水和有机废水中的至少一种的装置或方法中的电极模块的使用。
附图说明
下面参考附图更详细地描述本发明，其中：
图1示出了根据本发明的电极模块的实施例，
图2示出了从第一面显示的图1中所示的电极模块，
图3示出了从第一侧面显示的图1中所示的电极模块，
图4以分解图示出了图1中所示的电极模块，
图5示出了图1中所示的电极模块的间隔框架，
图6示出了图1中所示的电极模块的间隔框架，
图7示出了从电极板的第一板面显示的图1中所示的电极模块的电极板，
图8示出了从电极板的第二板面显示的图1中所示的电极模块的电极板，
图9至11示出了图1中所示的电极模块的第一支撑构件部分，
图12至14示出了图1中所示的电极模块的第二支撑构件部分，
图15示出了电化学反应器，
图16示出了从另一个角度看到的图15中所示的电化学反应器，
图17示出了从另一个角度看到的图15中所示的电化学反应器，
图18示出了沿着图16中的线A-A切割的图15中所示的电化学反应器，
图19从上方示出了在移除盖子的状态下图15中所示的电化学反应器，
图20示出了沿着图17中的线B-B切割的图15中所示的电化学反应器。
具体实施方式
本发明涉及一种电极模块1，其包括借助于间隔装置3彼此间隔开的多个电极板2，并且在电极模块1的使用中交替地形成电极模块 1中的阳极和阴极。
电极模块1包括多个各自延伸穿过每个电极板2的支撑构件4，诸如穿过每个电极板2中的通孔42以及两个相邻的电极板2之间的至少一个间隔装置3，用于可释放地将所述多个电极板2固定在一起。
每个电极板2包括板部分5。
每个电极板2包括一个支撑和连接凸耳部分6，其被配置为在电化学反应器(EC反应器)9的第一母线7和第二母线8之一处支撑电极模块1的每个电极板2，用于电连接电极模块1的每个电极板2 与第一母线7和第二母线8之一，用于在第一母线7和第二母线8之一与电极模块1的每个电极板2之间供应电流。
第一母线7可以接地或连接到电源(图中未示出)。第二母线8 可以接地或者连接到电源(图中未示出)，但是电位差被配置为在第一母线7和第二母线8之间创建。
电极模块1包括多个电极板2，即，至少两个电极板2。电极模块1可以例如包括4至11个电极板2，优选地是5至11个电极板2，更优选地是6至10个电极板2，甚至更优选地是7至9个电极板2，诸如8个电极板2。
在电极模块1中，每个第二电极板2的支撑和连接凸耳部分6优选但不一定在与支撑和连接凸耳部分6的其余部分延伸的第二方向相反的第一方向上延伸。
在电极模块1中，至少两个电极板2优选但不一定具有相同的外部维度。可替代地，电极模块1中的所有电极板2可以具有各自的外部维度，即，电极模块1中的每个电极板2可以具有偏离电极模块中的其它电极板2的外部维度的外部维度。可替代地，电极模块1中的所有电极板2可以具有完全相同的外部维度。
电极模块1中的每个电极板2的厚度A优选但不一定在2至 20mm之间，优选地在3至10mm之间，更优选地在5至7mm之间，甚至更优选地为大约6mm。
电极模块1中的至少一个电极板2的支撑和连接凸耳部分6可以涂覆有包括镍、金银和铜中的至少一种的涂层，以增强所述至少一个电极板2与第一母线7或第二母线8之间的连接。
所述支撑和连接凸耳部分6优选但不一定无缝地连接到电极板2 的板部分5。
所述支撑和连接凸耳部分6优选但不一定是电极板2的集成部分。
每个电极板2优选但不一定具有第一板面10和与第一板面10平行的第二板面11、底板面12、第一板侧面13和与第一板侧平行的第二板侧面14以及顶板面15。支撑和连接凸耳部分6优选但不一定从第一板侧面13和顶板面15之间的拐角延伸超过第一板侧面13和顶板面15。
每个电极板2优选但不一定附加地包括支撑凸耳部分16，该支撑凸耳部分16被构造成在电化学反应器9中支撑电极模块1的每个电极板2而不将支撑凸耳部分16电连接到电化学反应器9中的第一母线7和第二母线8之一。支撑和连接凸耳部分6优选但不一定从第二板侧面14和顶板面15之间的拐角(未标有标号)延伸超过第一板侧面14和顶板面15。支撑凸耳部分16的尺寸优选但不一定小于支撑和连接凸耳部分6的尺寸，以便使得能够借助于支撑凸耳部分16 在电化学反应器9中支撑电极模块1的每个电极板2而无需在支撑凸耳部分16与第一母线7和第二母线8之一之间的电连接。所述支撑凸耳部分16优选但不一定无缝地连接到电极板2的板部分5。
每个电极板2优选但不一定附加地包括至少一个提升部分17，诸如从电极板2上的顶板面15延伸的钩子部分或环部分。所述至少一个钩子部分17优选但不一定无缝地连接到电极板2的板部分5。这种钩子部分17便于电极模块1向电化学反应器9和从电化学反应器9移动。
电极模块1的所述多个电极板2优选但不一定在电极模块1内彼此电绝缘。但是，当在电化学反应器9中使用电极模块1时，电极模块1的所述多个电极板2之间的电接触是经由流体(例如，液体(诸如围绕电极模块1的水))启用的。
间隔装置3优选但不一定由电绝缘材料(诸如聚合物)制成，以防止电极模块1的电极板2之间的电连接，即，防止电极模块1内的电极板2之间的电连接。
电极模块1优选但不一定具有第一面18和在电极模块1的相对于第一面18的相对侧上的第二面19。电极模块1优选但不一定具有顶侧面20、底侧面21、第一面18与第二面19之间的第一侧面22以及第一面18与第二面19之间的第二侧面23。电极模块1优选但不一定是在电极模块1的第一面18和第二面19中的每一个处由电绝缘材料(诸如聚合物)制成的间隔框架24。间隔框架24的目的是防止电化学反应器9中的两个电极模块1之间的电连接。间隔框架24的另一个目的是确保电化学反应器9中的两个电极模块1之间的正确间隔。这种间隔框架24优选但不一定包括开口25。间隔框架24的宽度优选但不一定与电极板2的板部分5的宽度对应。每个间隔框架 24优选但不一定延伸超过电极模块1的底侧面。支撑构件4优选但不一定延伸穿过间隔框架24中的孔26。间隔框架24的另一个目的是防止电极板5例如在电化学反应器中使用时击中并损坏电化学反应器9的壳结构35。
在附图中示出的电极模块1的实施例中，每个支撑构件4包括包括第一扩大区段28的第一支撑构件部分27和包括第二扩大区段30 的第二支撑构件部分29。第一支撑构件部分27包括具有内螺纹32 的母区段31并且第二支撑构件部件29包括具有外螺纹34的公区段33，外螺纹34被构造为与第一支撑构件部件27的母区段31的内螺纹32配合。在附图中所示的电极模块1的实施例中，所述多个电极板2布置在第一支撑构件部分27的第一扩大区段28和第二支撑构件部分29的第二扩大区段30之间，以便将电极模块1的所述多个电极板2固定在一起。
所述多个电极板2优选但不一定与所述多个支撑构件4固定在一起，使得电极板2可以在沿着每个电极板2的板部分5的方向上相对于彼此移动，以便确保电极模块1的每个电极板2的支撑和连接凸耳部分6与第一母线7和第二母线8之一之间的适当接触。
每个支撑构件4优选但不一定由绝缘材料(诸如聚合物)制成，以防止电极模块1的电极板2之间的电连接，即，防止电极模块1内的电极板2之间的电连接。可替代地，每个支撑构件4的外表面可以由绝缘材料(诸如聚合物)制成，以防止电极模块1的电极板2之间的电连接，即，防止电极模块1内的电极板2之间的电连接。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以由钢(诸如碳钢，例如不锈钢)制成。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以由铝制成。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以由铜制成。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以由石墨制成。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以由钛制成。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以是铂族金属(PGM) 电极或涂覆有PGM的电极。
在电极模块1中，至少一个电极板2可以由石墨制成。
电极模块1的宽度可以在900和950mm之间。
电极模块1的高度可以在1500和1600mm之间。
电极模块1中两个相邻的电极板2之间的距离优选但不一定在6 和7mm之间，优选地大约为6.5mm。
本发明还涉及一种电化学反应器9，其包括至少一个根据如上所述的任何实施例的电极模块1。
图15至20示出了电化学反应器9的实施例，其包括至少一个根据如上所述的任何实施例的电极模块1。
如图15至20中所示，电化学反应器9包括壳结构35和用于在基座(未用标号标记)上支撑壳结构35的支撑结构36。
如图15至20中所示，电化学反应器9的壳结构35可以定义内部空间(也未用标号标记)并且包括入口部分37(其包括用于引导水流(图中未示出)进入内部空间的入口38)、出口部分39(其包括用于引导水流出内部空间的出口40)、在入口部分37和出口部分 39之间流动连接的反应室41、并且其中布置所述至少一个根据如上所述的任何实施例的电极模块1的反应室41。
如图15至20中所示，电化学反应器9的壳结构35可以包括支撑部分42，其被构造为在支撑结构36上支撑壳结构35。
本发明还涉及包括根据如上所述的任何实施例的至少一个电极模块1的水处理装置。
本发明还涉及根据如上所述的任何实施例的电极模块1在用于处理无机废水(诸如采矿和金属废水、电子废水、化学废水、汽车工业废水)和有机废水(诸如食品&饮料废水、纺织品和服装废水、纸浆和纸废水、生活废水和农业废水)中的至少一种的装置或方法中的使用。
电极模块可以例如用于处理源自纸浆和纸、化学工业、电子和汽车工业以及纺织和服装工业的水。
电极模块可以例如用于生活废水处理、城市废水处理和/或市政饮用水处理。
对于本领域技术人员显而易见的是，随着技术的进步，本发明的基本思想可以以各种方式实现。因此，本发明及其实施例不限于上述示例，而是可以在权利要求的范围内变化。
Claims (31)
1.一种电极模块(1)，包括：
多个电极板，借助于间隔装置(3)彼此间隔开并且交替地形成阳极和阴极，
多个支撑构件(4)，各自延伸穿过每个电极板以及两个相邻电极板之间的至少一个间隔装置(3)，用于将所述多个电极板可释放地固定在一起，
其中每个电极板包括板部分(5)，以及
其中每个电极板具有第一板面(10)和与第一板面(10)平行的第二板面(11)、底板面(12)、第一板侧面(13)和与第一板侧面(13)平行的第二板侧面(14)，以及顶板面(15)
其特征在于
每个电极板包括被构造为在电化学反应器(9)的第一母线(7)和第二母线(8)之一处支撑电极模块(1)的每个电极板的一个支撑和连接凸耳部分(6)，用于电连接电极模块(1)的每个电极板与第一母线(7)和第二母线(8)之一，用于在第一母线(7)和第二母线(8)之一与电极模块(1)的每个电极板之间供应电流，
每个电极板的支撑和连接凸耳部分(6)无缝地连接到电极板的板部分(5)，
每个电极板的支撑和连接凸耳部分(6)从第一板侧面(13)和顶板面(15)之间的拐角延伸超过第一板侧面(13)和顶板面(15)，
电极模块(1)的所述多个电极板在电极模块(1)内彼此电绝缘，以及
电极模块(1)的电极板与电极模块(1)周围的流体接触。
2.如权利要求1所述的电极模块(1)，其特征在于
电极模块(1)中的每个第二电极板的支撑和连接凸耳部分(6)在与第二方向相对的第一方向中延伸，电极模块(1)中的其余电极板的其余支撑和连接凸耳部分(6)在第二方向中延伸。
3.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)中的每个电极板的厚度在2与20mm之间。
4.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)中的每个电极板的厚度在3与10mm之间。
5.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)中的每个电极板的厚度在5至7mm之间。
6.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)中的每个电极板的厚度为6mm。
7.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)中的至少一个电极板的支撑和连接凸耳部分(6)涂覆有包括镍、金、银或铜中的至少一种的涂层。
8.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个电极板额外地具有被构造为在电化学反应器(9)中支撑电极模块(1)的每个电极板的支撑凸耳部分(16)，而无需将支撑凸耳部分(16)电连接到电化学反应器(9)中的第一母线(7)和第二母线(8)之一。
9.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个电极板额外地具有至少一个提升部分(17)。
10.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个电极板具有钩子部分或环部分。
11.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于间隔装置(3)由电绝缘材料制成。
12.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于间隔装置(3)由聚合物制成。
13.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)包括第一面(18)和相对于第一面在电极模块(1)的相对侧上的第二面(19)。
14.如权利要求13所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)包括在电极模块(1)的第一面(18)和第二面(19)中的每一个处的间隔框架(24)，所述间隔框架(24)由电绝缘材料制成。
15.如权利要求13所述的电极模块(1)，其特征在于电极模块(1)包括在电极模块(1)的第一面(18)和第二面(19)中的每一个处的间隔框架(24)，所述间隔框架(24)由聚合物制成。
16.如权利要求14所述的电极模块(1)，其特征在于开口(25)在每个间隔框架(24)中。
17.如权利要求14至16中任一项所述的电极模块(1)，其特征在于，支撑构件(4)延伸穿过间隔框架(24)中的孔(26)。
18.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于
每个支撑构件(4)包括第一支撑构件部分(27)和第二支撑构件部分(29)，所述第一支撑构件部分(27)包括第一扩大区段(28)，所述第二支撑构件部分(29)包括第二扩大区段(30)，
第一支撑构件部分(27)包括具有内螺纹(32)的母区段(31)，并且第二支撑构件部分(29)包括具有外螺纹(34)的公区段(33)，其中外螺纹(34)被构造为与第一支撑构件部分(27)的母区段(31)的内螺纹(32)配合，以及
所述多个电极板布置在第一支撑构件部分(27)的第一扩大区段(28)和第二支撑构件部分(29)的第二扩大区段(30)之间，以便将电极模块(1)的所述多个电极板固定在一起。
19.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于
所述多个电极板被用所述多个支撑构件(4)在电极模块(1)中固定在一起，使得电极板能够在沿着每个电极板的板部分(5)的方向上相对于彼此移动。
20.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个支撑构件(4)由绝缘材料制成。
21.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个支撑构件(4)由聚合物制成。
22.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个支撑构件(4)的外表面由绝缘材料制成。
23.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于每个支撑构件(4)的外表面由聚合物制成。
24.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于至少一个电极板由钢制成。
25.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于至少一个电极板由碳钢制成。
26.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于至少一个电极板由铝制成。
27.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于至少一个电极板由铜制成。
28.如权利要求1或2所述的电极模块(1)，其特征在于至少一个电极板由石墨制成。
29.一种电化学反应器(9)，其特征在于电化学反应器(9)具有如权利要求1至28中任一项所述的电极模块(1)。
30.一种水处理装置，其特征在于水处理装置具有如权利要求1至28中任一项所述的电极模块(1)。
31.一种电极模块(1)在用于处理无机废水和有机废水中的至少一种的装置或方法中的用途，电极模块(1)如权利要求1至28中任一项所述。
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