CN201713362U - 一种用于回收废水中重金属的板式复合电化学装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于环境科学技术领域，主要涉及废水处理设备领域，特指一种采用平行板电解技术和微电解技术相结合的复合电化学处理装置。本废水处理装置是在一容器的壳体中设置垂直布置的平行电极板组，相邻的电极板采用正负极交替排列，各极板两面设置有惰性隔板，惰性隔板之间形成的空腔填充微电解填料。本实用新型将电解技术与微电解技术有机融为一体，共同发挥作用，从而高效处理回收废水中重金属，提高出水水质，降低处理成本；同时也可用于处理各种类型的有机废水。
Description
技术领域
本实用新型属于环境科学技术领域，主要涉及废水处理设备领域，特指一种采用平行板电解技术和微电解技术相结合的复合电化学处理装置。
背景技术
伴随着我国有色金属、电镀、制药等行业的快速发展，企业的生产能力不断提高，生产过程中产生大量含重金属离子的废水，且废水水量越来越大，若该废水直接排放环境，不但会对水体或者其他环境因素造成严重的污染，而且也会造成资源的极大浪费。因此，如何高效净化、回收废水中重金属已成为环保领域迫切需要解决的重大技术问题。
目前对含重金属废水的处理方法有中和沉淀法、硫化沉淀法、电化学法、离子交换法及膜处理法等，其中电化学法以其独特的优势越来越受到环保工作者的青睐，电化学处理方法主要有两种：微电解法和电解法。
微电解法是利用微电解颗粒之间存在着电位差形成无数个细微原电池，并以废水为电解质溶液，发生电化学反应来处理回收废水中重金属的一种方法。该法包括：铁-碳微电解、铝-碳微电解、铁-铜微电解等，其中以铁-碳微电解为主要方法。但是，由于该法仅利用其自身的原电池作用，只能在微电解颗粒表面形成微弱的电流，而该电流的催化反应能力有限，这必然带来水力停留时间过长等问题。
电解法是利用废水中不同金属组分的电位差在外加电场的作用下，发生电化学反应，将自由态或是结合态的重金属在阴极析出，从而处理回收废水中重金属的一种方法。虽然在外加电流的作用下电解法能大大促进重金属离子的定向迁移及反应沉积，但是目前的电解装置仍然面临一些瓶颈问题(如电流利用效率低等)亟待解决。
因此，迫切需要优化设计废水处理装置，提高装置处理能力，而将微电解技术与电解技术联合应用，能在原有的电化学反应基础上，提高微电解处理能力，使两种技术的功能有机融合，共同发挥作用，从而高效处理回收废水中的重金属，降低处理成本。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种用于回收废水中重金属的板式复合电化学装置，其结构简单，可大大提高处理回收废水中重金属的能力，降低处理成本，且更换微电解填料简单。
解决本实用新型的技术问题解决所采取的方案技术是：在一容器的壳体中设置垂直布置的平行电极板组，相邻的电极板采用正负极交替排列，各极板两面设置有惰性隔板，惰性隔板之间形成的空腔填充微电解填料。
所述的极板与相邻的惰性隔板之间留有5～300mm的间距，在容器壳体的底部设置有收集斗和相应的排杂管。
所述的壳体底部的收集斗为上大下小的喇叭形，壳体形状可为正方体、长方体或圆柱体。
所述的微电解颗粒混合物是由碳粒、铁粒、铜粒、铝粒中的二种或二种以上组成；阴极板采用铸铁金属材料或复合电极材料，阳极采用铁、铝金属材料或碳素材料。当阳极采用铁质材料时，可用纯铁、铸铁、钢等；采用碳质材料可采用活性炭、焦炭、石墨、碳纤维等。电极材料的选择与待处理废水中主要待去除重金属和pH紧密相关。
当含重金属废水流经该装置的电化学反应区时，在外加电流和原电池电流的共同作用下，重金属在阳极和阴极分别发生氧化、还原反应，将自由态或是结合态的重金属在阴极沉淀析出，回收重金属元素。阴极反应如下：
金属阳离子自由态的电沉积：
Mz++ze--——→M (1)
金属阳离子结合态的电沉积：
MY(n-z)++ne-——→M+YZ- (2)
本实用新型装置的阳极若采用金属材料，则该电极在合适的电势条件下溶解，生成金属离子。阳极反应如下：
W-ne-——→Wn+ (3)
本实用新型的有益效果是：将平行板电极电化学技术与微电解技术有机结合于一体，大大提高了装置处理回收废水中重金属的能力，降低处理成本。并具有以下优点：
(1)微电解填料处于一定的电场下，强化了重金属离子在颗粒表面的电迁移过程，提高了原电池反应速率，进而提高微电解处理能力。
(2)废水流经微电解填料时，填料周围产生大的紊流现象，透过惰性隔板加剧电极板周围废水的紊流作用，提高了废水中重金属在电极板上的传质效率，进而提高装置处理能力。
(3)该装置结构简单(相对于筒式电极套)，电极板的制作、更换及微电解填料更换均较简单。
附图说明
图1为新型复合电化学装置的结构示意图；
图2为复合电极组的三维示意图。
上述图中：1固定板，2壳体，3支撑板，4进水管，5集杂斗，6出水管，7复合电极组，8排杂管，9电极，10惰性隔板，11微电解填料。
具体实施方式
如图1、2所示：由多个平行板电极9通过固定板1和支撑板3垂直布置构成极板电极组，并在相邻的电极板之间，距离各个极板表面适当距离处设置惰性隔板10，在该惰性隔板10之间的腔填充适当比例的微电解填料11构成复合电极组7，将此复合电极组7装于壳体2内，从而构成电化学反应室；在容器壳体上下端分别设置出水管6和进水管4。平行板电极9之间均采用正负交替的供电方式，根据所需电压、电流的大小分别接相应电源的正负极。
采用图1所示的实用新型装置处理含重金属废水时，废水在装置内的流动方向是自下而上的。废水经压力输送从进水管4流入进水室；进水室中废水向上流动，首先经过支撑板3流入复合电极组7内，废水中的重金属在此定向迁移，在阴极表面沉积，进而达到去除回收废水中重金属的目的，同时阳极材料溶解生成亚铁离子等，并迁移到废水中，这些离子最终转化为有极强絮凝作用的絮体，经过吸附、网捕等作用进一步去除废水中难以电沉积的其他杂质离子(As、F、Mn等)，提高装置处理能力；处理后的废水经过固定板1流进出水室，从出水管6排出装置，完成废水处理过程。
Claims (4)
1.一种用于回收废水中重金属的板式复合电化学装置，其特征是：在一容器的壳体中设置垂直布置的平行电极板组，相邻的电极板采用正负极交替排列，各极板两面设置有惰性隔板，惰性隔板之间形成的空腔填充微电解填料。
2.根据权利要求1所述的用于回收废水中重金属的板式复合电化学装置，其特征是：极板与相邻的惰性隔板之间留有5～300mm的间距，在容器壳体的底部设置有收集斗和相应的排杂管。
3.根据权利要求2所述的用于回收废水中重金属的板式复合电化学装置，其特征是：壳体底部的收集斗为上大下小的喇叭形，壳体形状可为正方体、长方体或圆柱体。
4.根据权利要求3所述的用于回收废水中重金属的板式复合电化学装置，其特征是：微电解颗粒混合物是由碳粒、铁粒、铜粒、铝粒中的二种或二种以上组成；阴极板采用铸铁金属材料或复合电极材料，阳极采用铁、铝金属材料或碳素材料。
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