CN1251974C - 掺硼金刚石膜电极的电化学水处理装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于环保技术处理领域，具体涉及一种微污水源处理装置及方法，使水能直接饮用的高硼掺杂金刚石膜电极的电化学水消毒方法。其具有运行费用低廉，易于安装，不易产生有毒剩余氧化物等特点。应用可涉及到多个领域，例如食品生产用水、饮用水；喷泉、人造景观用水、游泳池水；易滋生微生物的水体，如高层建筑屋顶水箱水、空调用水等。

Description

掺硼金刚石膜电极的电化学水处理装置及方法
【技术领域】
本发明属于环保技术处理领域，特别是一种掺硼金刚石膜电极的电化学水处理装置及方法。
【背景技术】
饮用水中微生物污染和带有病原体的情况是两个倍受关注的卫生条件。研究表明，电化学具有运行费用低廉，易于安装，不易产生有毒剩余氧化物等特点。直接电化学技术的应用也逐步涉及到多个领域，例如食品生产用水、饮用水；喷泉、人造景观用水、游泳池水；易滋生微生物的水体，如高层建筑屋顶水箱水、空调用水等。
【发明内容】
本发明的目的就是提供一种能去除水中微生物污染和带有病原体，使水能直接饮用的掺硼金刚石膜电极的电化学水处理装置及方法。
本发明为解决上述问题公开了一种掺硼金刚石膜电极的电化学水处理方法，其特征在于所说方法是利用电化学方法，在水处理装置中采用高掺硼金刚石膜电极，施以电压20V-30V，电流200mA-300mA，在流速1.5-3滴/S下进行水体消毒。
本发明为实现掺硼金刚石膜电极的电化学水处理方法专门设计了一种装置，包括电解槽、掺硼金刚石膜电极，其特征在于所说的高掺硼金刚石膜电极作为阳极和阴极同时使用，或阳极为高掺硼金刚石膜电极，阴极为一般金属电极；所说的阳极和阴极之间的距离为6mm；所说的电解槽顶部有一个进水口，电解槽的底部有一个出水口。
本发明的主要特点是高硼金刚石膜电极具有良好的导电性，高硼金刚石膜电极在水介质中有很宽的电势窗口，这不仅使水介质可同时进行氧化作用、还原作用以及浮除作用；且电极电流可提高2-3个数量级。这种电化学窗口足以高效地产生出具有氧化消毒能力的各种自由基。
本发明的另一个特点是这种高硼掺杂金刚石膜电极有很高的化学和电化学稳定性、没有有机物和生物化学物的吸附(与其他电极不同，它没有电极表面的氧化还原过程)、其电化学响应在很长的时间内保持稳定、耐腐蚀等。
本发明符合节省水资源的环保意识，不仅实用性高，而且具有产业利用价值。
【附图说明】
图1电化学水处理装置主视示意图；
图2电化学水处理装置俯视示意图。
图中：[1]、[3]分别为进水口和出水口，[2]为掺硼金刚石膜电极。
下面结合附图对本发明专利作进一步说明。
【具体实施方式】
本发明水处理装置包括电解槽，掺硼金刚石膜电极[2]，高硼掺杂金刚石膜电极是利用灯丝法化学汽相沉积炉在硅衬底(尺寸为35mm×70cm×0.6mm)沉积厚度为10μm高硼掺杂金刚石膜。高掺硼金刚石膜电极作为阳极和阴极同时使用，或阳极为高掺硼金刚石膜电极，阴极为一般金属电极。阳极和阴极之间的距离为6mm，电解槽顶部有一个进水口[1]，电解槽的底部有一个出水口[3]。金刚石电极面积可随着所处理水流量加大而加大，两极板间距离根据两板间所施电压的增加而增加，电极也可为多层电极。
实施例1是以高层建筑屋顶水箱水为例。水介质通过高硼掺杂金刚石膜电极水处理装置的流速分别为3滴/S和2滴/S，所施电压为直流20V，电极电流分别为200mA。通过卫生防病站检验证实，原高层建筑屋顶水箱水细菌总数cfu/ml为数不可计，而通过高硼掺杂金刚石膜电极水处理装置后水细菌总数分别为6和5。完全符合国家直接饮用水标准。
实施例2是以津河水为例。水介质通过高硼掺杂金刚石膜电极水处理装置的流速为1.5滴/S，所施电压为直流30V，电极电流为300mA。通过卫生防病站检验证实，原津河水细菌总数cfu/ml为数不可计，而通过高硼掺杂金刚石膜电极水处理装置后的水细菌总数为1。完全符合国家直接饮用水标准。
实施例3是以津河水为例。水介质通过高掺杂金刚石膜电极水处理装置的流速为1.5滴/S，所施电压为交流30V，电极电流为300mA。通过卫生防病站检验证实，原津河水细菌总数cfu/ml为数不可计，而通过高硼掺杂金刚石膜电极水处理装置后的水细菌总数为1。完全符合国家直接饮用水标准。
电化学在水消毒上有广泛的应用，尤其是高硼掺杂的金刚石膜电极，以其优异的电化学性质正在成为一种替代传统电极的材料，是一个具有广阔前景的领域。硼掺杂金刚石电极被认为是一种饮用水消毒的新型代替品，来取代现在正在使用的消毒设备，也就是紫外线照射、卤化和隔膜过滤器。

Claims (4)

1一种掺硼金刚石膜电极的电化学水处理方法，其特征在于所说方法是利用电化学方法，在水处理装置中采用高掺硼金刚石膜电极，施以电压20V-30V，电流200mA-300mA，在流速1.5-3滴/S下进行水体消毒。
2一种权利要求1的掺硼金刚石膜电极的电化学水处理装置，包括电解槽、掺硼金刚石膜电极，其特征在于所说的高掺硼金刚石膜电极作为阳极和阴极同时使用，或阳极为高掺硼金刚石膜电极，阴极为一般金属电极；所说的阳极和阴极之间的距离为6mm；所说的电解槽顶部有一个进水口，电解槽的底部有一个出水口。
3按照权利要求2所述的装置，其特征在于所说的高掺硼金刚石膜电极是在硅衬底上沉积10μm高掺硼金刚石膜。
4按照权利要求2或3所述的装置，其特征在于所说的电极为多层电极。
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