CN204198535U - 一种电化学水垢去除装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种电化学水垢去除装置，包括用于电化学水处理的水垢晶核生成单元，所述水垢晶核生成单元包括槽体；所述槽体的底部设有进水口和排污口；设置于所述槽体的内部的隔膜；所述隔膜将槽体分为阴极室和阳极室；设置于所述槽体的内部的阳极；设置于所述阴极室内部的阴极和辅助电极；所述槽体的顶端设有阴极液出水口和阳极液出水口。随着电化学的进行，隔膜表面上会沉积水垢，水垢阻碍了离子通过隔膜的迁移，增加了电阻，降低了电流效率，需要对隔膜进行再生。本申请将阴极室排空，向阴极室中导入阳极液，然后接通作为阳极的辅助电极，阳极液在辅助电极附近产生氯气和盐酸，从而将隔膜表面的水垢清洗干净，隔膜得到原位再生。

Description

一种电化学水垢去除装置

技术领域

本实用新型属于水垢去除装置领域，尤其涉及一种电化学水垢去除装置。

背景技术

电化学技术作为一种清洁的水垢和菌藻控制技术，在冷却循环水处理方面，已经经过了多年的实际应用。电化学去除水垢有多种优势：环境友好，不会带来环境污染；不需要处置和投加化学品；可以实现自动化和更便利的工艺控制。而主要困难是大部分水垢沉积在阴极表面，导致电阻升高和电流效率下降。目前采用的几种阴极水垢处理方法包括极性倒置和超声清洗。

申请号为200620032114.5的中国专利公开了一种倒极运行的电化学反应器，借助倒极使阴极水垢脱落，频繁倒极除垢，将使电解装置的阳极丧失催化活性，导致电极产生很高的超电势，电流效率下降，进而降低除垢能力。

中国专利公开号CN101585569A公开了循环水电解除垢装置和除垢方法，该装置采用超声波进行自动除垢清洗，当水垢的厚度增加时，测试电极与反应室形成的回路上的电阻增加，当该电阻值达到设定值时，自动进入清洗除垢过程。上述阴极水垢沉积到一定厚度再清洗，使电阻上升增加能耗，降低了除垢能力。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种电化学水垢去除装置，本实用新型提供的电化学水垢去除装置具有较高的电化学水垢去除能力。

本申请提供了一种电化学水垢去除装置，包括用于电化学水处理的水垢晶核生成单元，所述晶核生成单元包括槽体；

所述槽体的底部设有进水口和排污口；

设置于所述槽体内部的隔膜，所述隔膜将槽体分为阳极室和阴极室；

设置于所述阳极室内部的阳极；

设置于所述阴极室内部的阴极和辅助电极；

所述槽体的顶端设有阴极液出水口和阳极液出水口。

优选的，所述辅助电极为网状形稳性电极。

优选的，所述隔膜为阳离子膜。

优选的，所述隔膜为全氟阳离子膜。

优选的，所述阴极为碳钢阴极、不锈钢阴极、钛阴极、钛合金阴极或铝合金阴极。

优选的，所述水垢晶核生成单元还包括阴极刮刀；

所述槽体的上下两端均为端板，上端板上设有卡槽；

所述阴极刮刀单独固定在所述槽体的上端板的卡槽上。

优选的，所述阴极为圆柱状。

优选的，所述阳极为圆柱状形稳性电极或网状形稳性电极。

优选的，所述隔膜与阳极一起固定。

优选的，所述阴极为筒状，所述阳极布置在阴极的筒状腔室之内。

本申请提供了一种电化学水垢去除装置，包括用于电化学水处理的水垢晶核生成单元，所述水垢晶核生成单元包括槽体；所述槽体的底部设有进水口和排污口；设置于所述槽体的内部的隔膜；所述隔膜将槽体分为阴极室和阳极室；设置于所述槽体的内部的阳极；设置于所述阴极室内部的阴极和辅助电极；所述槽体的顶端设有阴极液出水口和阳极液出水口。在本申请提供的电化学水垢去除装置中，将待处理水从槽体底部进水口进入水垢晶核生成单元，进行电化学处理，在阳极附近，水电解产生氧气和氧自由基，与水及水中的溶解氧生成双氧水和臭氧；氯离子在阳极附近被氧化成氯气，氯气与水进一步结合生成次氯酸和盐酸；在阴极附近，水溶液电解产生OH^-，在阴极附近界面层获得强碱性溶液；水垢晶核生成单元中生成的污垢则由槽体底端的排污口排出；随着电化学处理的时间延长，在隔膜表面上会沉积水垢，此时将阴极室排空，断开阳极与电解电源正极，向阴极室中导入阳极液，然后接通辅助电极与电解电源正极，辅助电极作为电解过程的阳极，在辅助电极附近产生氯气和盐酸，从而将隔膜表面的水垢清洗干净，隔膜得到原位再生。在本申请中，随着电化学过程的进行，隔膜表面沉积了水垢，水垢阻碍了离子通过隔膜的迁移，增加了电解回路上的电阻，降低了电流效率，需要对隔膜进行再生，隔膜的存在，将阴极液和阳极液分流，阳极电化学产物和阴极电化学产物之间没有相互干扰，阴极表面和阴极附近的界面层中pH值达到14以上，如此高pH值环境中的结垢离子过饱和度很高，过饱和的结垢离子快速形成晶核，大量的晶核为溶液中的结垢离子提供了超大的晶体生长表面和晶体活性生长点；由于大量微小晶核的表面积比阴极表面积大很多倍，结垢离子结晶析出的机率大大增加，除垢效率也就增加。另外，在本发明中，所述辅助电极的设置使得隔膜能够原位得到再生，使得本装置使用时更方便，提高除垢效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电化学水垢晶核生成单元的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的电化学水垢晶核生成单元的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的隔膜、辅助电极和塑料网的分解结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的隔膜、辅助电极和塑料网的组装结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的阴极刮刀的安装位置的分解示意图；

图6为本实用新型实施例提供的阴极刮刀的安装位置的组装示意图；

图7为本申请实施例提供的电化学水垢去除装置示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参考图1～图6，1为槽体，2为阴极，3为阳极，4为辅助电极，5为阴极刮刀，6为驱动电机，7为阳极接线柱，8为铜环，9为辅助电极接线柱，10为进水口，11为阴极液出口，12为阳极液出口，13为碳刷，14为排污口，15为阳极室入口，16为刮刀固定耳，17为阴极室，18为阳极室，19为连接轴，20为隔膜，21为塑料网。

本申请提供的水垢去除装置包括水垢晶核生成单元，所述水垢晶核生成单元包括槽体1。电化学水垢的晶核生成在槽体1中进行。在本申请的实施例中，所述槽体1可以为圆柱状，也可以为方形；所述槽体1的上端和下端优选均为端板；上端板上设有卡槽。

在本申请中，所述槽体1的底部设有进水口10，待处理水由进水口10进入槽体1中，进行电化学处理。

在本申请中，所述水垢晶核生成单元包括设置于所述槽体1内部的阳极3。在本申请的实施例中，所述槽体1内设置至少一只阳极3；所述阴极2为筒状时，所述阳极3布置在阴极2腔室之内，如图1所示，图1为本实用新型实施例提供的电化学水垢晶核生成单元的结构示意图；或当阴极2是圆柱状时，阴极2被至少一只阳极3环绕，如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的电化学水垢晶核生成单元的结构示意图。在阳极附近，水电解产生氧气和氧自由基，与水及水中的溶解氧生成双氧水和臭氧，维持槽体内部较强的消毒环境，同时部分氯离子被氧化成氯气，从而形成次氯酸根(ClO^-)，次氯酸根具有持续的抑制细菌滋生能力。在本申请的实施例中，本申请采用的阳极可以为网状形稳性电极(DSA)，在200A/m²以上的电流的密度条件下，使用寿命在5年以上。

在本申请中，所述水垢晶核生成单元包括设置与所述槽体1内部的阴极2。在本申请中，所述阴极2可以以30rpm～1500rpm的角速度连续旋转，也可以以5rpm～30rpm的角速度间歇性旋转，间歇时间为5min～30min；所述阴极2优选为圆柱状；所述阴极2为碳钢阴极、不锈钢阴极、钛阴极、钛合金阴极或铝合金阴极。在阴极附近，水溶液电解产生OH^-，在阴极附近界面层获得pH值高达14的碱性溶液，碳酸钙和氢氧化镁在界面层处于过饱和状态，碳酸钙和氢氧化镁在阴极表面和界面层中快速结晶，部分水垢在阴极表面结晶析出。阴极附近产生高浓度的OH^-，此碱性环境中的结垢离子过饱和度很高，过饱和的结垢离子快速形成晶核，部分晶核和氢氧根离子在刮刀与阴极之间相对运动过程中扩散到阴极液中，大量的晶核为溶液中的结垢离子提供了超大的晶体生长表面和晶体活性生长点；由于大量微小晶核的表面积比阴极表面积大很多倍，结垢离子结晶析出的机率大大增加，除垢效率也就增加。在本申请中，在阴极旋转的作用下，将阴极表面和界面层中形成的大量结垢晶核快速扩散到碱性溶液中，提高了传质速率，电流效率提高，阴极氢氧根的生成速率与电流效率程正比，单个电化学单元的除垢能力提高到原来的10倍以上。

在本申请中，所述阴极2的旋转本领域技术人员优选通过驱动装置及齿轮带动等方式实现；所述驱动装置包括连接轴19和驱动电机6；所述连接轴位于槽体1的底部；所述驱动电机位于槽体1的下方；所述阴极2通过连接轴与驱动电机6相连，连接轴同时作为阴极的导线，连接轴上的固定铜环8通过碳刷13直接连接到直流电源的负极。直流电源的正极与阳极接线柱7和辅助电极接线柱9连接。

在本申请中，所述水垢晶核生成单元优选包括隔膜20，所述隔膜设置在阳极3和阴极2之间，将槽体1相应分为阳极室18和阴极室17。在本申请中，阳极3位于阳极室中，阴极2位于阴极室中。在本申请中，所述隔膜20优选为阳离子膜；在本申请的实施例中，所述阳离子膜可以具体为全氟阳离子膜，例如杜邦公司的Nafion系列的N966。在本申请的某些实施例中，所述隔膜20可以单独固定，也可以与阳极3一起固定。在本申请提供的电化学水垢去除装置中的隔膜使得阳极电化学产物和阴极电化学产物之间没有相互干扰，阴极室中生成含有大量的晶核的阴极液，大量的晶核为溶液中的结垢离子提供了超大的晶体生长表面和晶体活性生长点；由于大量微小晶核的表面积比阴极表面积大很多倍，结垢离子结晶析出的机率大大增加，除垢效率也就增加。

在本申请的具体实施例中，隔膜20将槽体1相应的分为阳极室和阴极室，所述槽体1的顶部设有阴极液出口11和阳极液出口12，待水垢晶核生成单元中的电化学反应结束后，将阳极液从阳极液出口12排出，将阴极液从阴极液出口11排出。所述槽体1的底部设有排污口14，由其排出产生的水垢。

在本申请中，所述水垢晶核生成单元包括辅助电极4，所述辅助电极4位于阴极室中。在本申请的某些实施例中，所述水垢晶核生成单元优选还包括塑料网20，在本申请的某些实施例中，所述塑料网20可以设为袋状，隔膜21置于网袋中，保护隔膜不被刺破等损坏；在本申请中，所述隔膜20、辅助电极4和塑料网21的分解示意图，如图3所示，图3为本申请实施例提供的隔膜、辅助电极和塑料网的分解示意图；辅助电极4在隔膜20的阴极室一侧，塑料网21在隔膜20的阳极室一侧；将辅助电极4、隔膜20和塑料网21组装在一起，如图4所示，图4为本实用新型提供的实施例中隔膜20、辅助电极4和塑料网21的组装示意图。

本申请提供了一种电化学水垢去除装置，包括用于电化学水处理的水垢晶核生成单元，所述水垢晶核生成单元包括槽体；所述槽体的底部设有进水口和排污口；设置于所述槽体的内部的隔膜；所述隔膜将槽体分为阴极室和阳极室；设置于所述槽体的内部的阳极；设置于所述阴极室内部的阴极和辅助电极；所述槽体的顶端设有阴极液出水口和阳极液出水口。在本申请提供的电化学水垢去除装置中，将待处理水从槽体底部进水口进入水垢晶核生成单元，进行电化学处理，在阳极附近，水电解产生氧气和氧自由基，与水及水中的溶解氧生成双氧水和臭氧；氯离子在阳极附近被氧化成氯气，氯气与水进一步结合生成次氯酸和盐酸；在阴极附近，水溶液电解产生OH^-，在阴极附近界面层获得强碱性溶液；随着电化学处理的时间延长，在隔膜表面上会沉积水垢，此时将阴极室排空，断开阳极与电解电源正极，向阴极室中导入阳极液，然后接通辅助电极与电解电源正极，辅助电极作为电解过程的阳极，在辅助电极附近产生氯气和盐酸，从而将隔膜表面的水垢清洗干净，隔膜得到原位再生。在本申请中，随着电化学过程的进行，隔膜表面沉积了水垢，水垢阻碍了离子通过隔膜的迁移，增加了电解回路上的电阻，降低了电流效率，需要对隔膜进行再生，隔膜的存在，将阴极液和阳极液分流，阳极电化学产物和阴极电化学产物之间没有相互干扰，阴极表面和阴极附近的界面层中pH值高达14，如此高pH值环境中的结垢离子过饱和度很高，过饱和的结垢离子快速形成晶核，部分晶核在阴极刮刀与阴极的相对运动过程中扩散到阴极液中，大量的晶核为溶液中的结垢离子提供了超大的晶体生长表面和晶体活性生长点；由于大量微小晶核的表面积比阴极表面积大很多倍，结垢离子结晶析出的机率大大增加，除垢效率也就增加。

在本申请中，所述水垢晶核生成单元优选还包括阴极刮刀5，所述阴极刮刀5可以直接固定在槽体1的上下两端板的卡槽上，如图2所示。在本申请中，水垢晶核生成单元优选还包括辅助电极4，所述辅助电极位于阴极2和阳极3之间；所述辅助电极4优选为网状形稳性辅助电极；所述辅助电极4和阴极2之间设置有阴极刮刀5，所述辅助电极4上设置有刮刀固定耳16，所述阴极刮刀5也可以安装在辅助电极4的刮刀固定耳16上，安装示意图如图5和图6所示，图5为本发明实施例提供的阴极刮刀的安装位置的分解示意图；图6为本发明实施例提供的阴极刮刀的安装位置的组装示意图。当阴极刮刀与辅助电极一起固定时，在本发明的实施例中，阴极刮刀的旋转可以通过转动辅助电极带动阴极刮刀旋转，将阴极表面生成的水垢刮掉；所述阴极刮刀可以以5rpm～30rpm的角速度进行间歇性旋转，间歇时间为5min～30min；部分晶核在阴极刮刀与阴极的相对运动过程中更容易扩散到阴极液中。在本发明中，所述阴极刮刀5的材质为增强聚合物或陶瓷，所述增强聚合物优选为增强塑料；所述阴极刮刀的形状可以为长方体形状，长度可以与阴极的长度一致，也可以根据处理能力需要随阴极的长度调节而调节。在本申请的实施例中，所述阴极刮刀优选为4个，4个阴极刮刀优选按照正方形排列，并优选由三个圆形支架固定为自稳定的笼状物；所述圆形支架用增强塑料制成；笼状物可以固定于槽体1的一端的端板上，如图1所示；也可以固定于槽体1的上下两端的端板上，如图2所示。在本发明中，所述阴极刮刀5通过弹性装置与所述阴极2与表面弹性紧密接触，将阴极2表面上生成的水垢刮除；所述紧密接触物理意义为接触距离越小越好，为无限接近。在本申请中，在阴极刮刀的一侧安装有弹性装置，所述弹性装置一端作用与阴极刮刀上，另一端作用于刮刀固定耳16上，阴极刮刀在弹性装置的推动下可以水平移动；当阴极刮刀由于与阴极之间摩擦损失时，弹性装置可以推动阴极刮刀继续保持与阴极紧密接触。在本申请实施例中，所述弹性装置可以具体为弹簧。

本申请提供的电化学水垢去除装置的辅助电极4的下方对应的槽体上设有阳极室入口15，所述阳极室入口15上设有单向设施，只允许水溶液流入阳极室18，不允许阳极液从阳极室入口15流出阳极室18。

在本申请中，电化学水垢晶核生成单元正常工作时，阳极3处于导通状态，辅助电极4处于断开状态；电化学水垢晶核生成单元清洗再生时，阳极3处于断开状态，辅助电极4处于导通状态，而阴极2在电化学水垢晶核生成单元正常工作和清洗再生时，始终处于导通状态。在本申请中，所述隔膜进行清洗，原位再生的具体过程为：将阴极室排空，断开阳极与电解电源正极，向阴极室中导入阳极液，然后接通辅助电极与电解电源正极，辅助电极成为电解过程的阳极，阳极液在辅助电极附近产生氯气和盐酸，从而将隔膜和辅助电极表面的水垢清洗干净，隔膜原位得到再生。隔膜的再生使得电化学水垢去除装置使用时更简便，提高除垢效率。

本申请提供的电化学水垢去除装置优选还包括水垢晶核生长分离单元，所述水垢晶核生长分离单元的结构如图7所示，图7为本申请实施例提供的电化学水垢去除装置示意图。在图7中，2为阴极，3为阳极，17为阴极室，18为阳极室，20为隔膜，22为精密过滤器，23为清水池，24为沉渣池，25为沉渣池上清液回流泵，26为流量计，27为阴极进水储罐，28为排泥斗出口，29为泥渣，30为电解电源，31为阴极室给水泵，32为阳极进水储罐，33为阳极室给水泵，34为水力旋流分离区，35为整流区，36为斜板沉淀区，37为过滤区，38为排泥斗，39为阴极液pH值在线检测仪，40为循环水进水管道，41为阴极室进水管道，42为阴极室给水泵回流管道，43为阳极室进水管道，44为阴极液出水管道，45为阳极液出水管道，46为水力循环澄清池出水管道，47为酸碱中和池出水管道，48为过滤器出水管道，49为沉渣池上清液回流管道，50为絮凝剂投加口，51为阳极室出水管道中的阳极液，52为酸碱中和池出水pH值在线检测仪，53为自动调节阀门，54为酸碱中和池。

本申请将待处理水通过进水管道40分别进入到阴极进水储罐27和阳极进水储罐32；阴极进水储罐27的输出端与阴极室进水管道41相连，所述阴极室进水管道上设有阴极室给水泵31，阴极进水储罐27在阴极室给水泵31的作用下，通过阴极室进水管道41将循环水输送到阴极室17，在阴极室进水管道上设置有流量计26，所述流量计26测定进水量，如果进水量过多，通过阴极室给水泵回流管道42将多余水回流到阴极进水储罐27；阳极进水储罐32的输出端与阳极室进水管道43相连，所述阳极室进水管道上设有阳极室给水泵33，所述阳极进水储罐32在阳极室给水泵33的作用下，通过阳极室进水管道43将循环水输送到阳极室18；阳极3与电解电源30的正极相连，阴极2与电解电源30的负极相连，启动电解电源，开始电化学反应，电化学反应过程如上述技术方案所述，在此不再赘述。

本申请提供的水垢晶核生长分离单元通过管道与上述技术方案所述的水垢晶核生成单元的出水口相连。本申请提供的水垢晶核生长分离单元包括水力旋流分离区34、整流区35、斜板沉淀区36、过滤区37和排泥斗38。

本申请提供的水垢晶核生长分离单元包括水力旋流分离区34，所述水力旋流分离区34通过阴极液出水管道44与阴极室17相连。在本申请中，从阴极室中排出的阴极液的pH值通过阴极液pH值在线检测仪39测定，将碱性的含有大量水垢晶核的阴极液由切线方向与絮凝剂投加口50注入的絮凝剂一起进入水力旋流分离区，晶核和阴极液中的成垢离子在水力旋流分离区螺旋上升，水中的结垢离子与晶核生成单元中生成的晶核之间碰撞，结垢离子在碱性条件下进一步在晶核上生长，晶体进一步长大；晶体之间相互碰撞，发生晶族团聚，长大的晶体颗粒或者絮凝的沉淀物在离心力的作用下进入排泥区，还有部分稍小的晶体颗粒上升到整流区35。

本申请提供的水垢晶核生长分离单元包括整流区35，所述整流区在水力旋流分离区的上方。在本申请中，进入整流区35中的较小的晶体颗粒则进一步生长和团聚。在整流区35中，阴极液平稳流动，然后进入斜板沉淀区36。

本申请提供的水垢晶核生长分离单元包括斜板沉淀区36，所述斜板沉淀区36在整流区35的上方。在本申请中，晶体在所述斜板沉淀区36中生长和团聚成稍大的水垢晶体，并在重力的作用下沉淀下来。

本申请提供的水垢晶核生长分离单元包括排泥斗38，所述排泥斗38在水力旋流区34的下方。本申请对所述排泥斗没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的排泥斗即可。在本申请中，所述水垢晶核生长分离单元优选还包括泥渣池24，所述泥渣池24通过排泥斗出口28与排泥斗38相连；所述排泥斗38将泥渣和水一起排到泥渣池24中，沉积到底部的泥渣29另行处置。沉渣池中的上清液则在沉渣池上清液回流泵25的作用下，通过沉渣池上清液回流49进入到循环水中。

本申请提供的水垢晶核生长分离单元包括过滤区37，所述过滤区37在斜板沉淀区36的上方。在本申请中，电解作用下形成的水垢晶核多为文石结晶，多为多孔的晶体团簇，比水的比重稍大，过滤区37用于拦截逃逸的水垢晶体。在本申请的实施例中，所述过滤区37可以具体为过滤网；所述过滤网可以为金属编织网，也可以为尼龙单丝网；所述过滤网的孔径可以为10μm～120μm，也可以为90μm～100μm。

在本申请中，过滤区37的输出端通过水力循环澄清池出水管道46与酸碱中和池54相连；过滤区37处理后的水通过水力循环澄清池出水管道46进入到酸碱中和池54，酸碱中和池中的pH值调节可以通过阳极液进行调节，所述酸碱中和池的pH值通过酸碱中和池出水pH值在线检测仪52测定，所述酸碱中和池出水pH值在线检测仪52设置在酸碱中和池的输出端；在阳极液出水管道45上设有调节阀53，所述调节阀53将阳极室出水管道中的阳极液51通过阳极液出水管道45的一部分用于调节pH值；所述调节阀53通过在线pH检测仪进行控制；所述酸碱中和池的出水的pH值控制在7～8之间。

在本申请中，酸碱中和池的出水通过酸碱中和池出水管道47输送到精密过滤器22中，所述精密过滤器22的出水端通过过滤器出水管道48与清水池23相连。本申请对所述精密过滤器没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的精密过滤器即可。经过精密过滤器的水直接进入到清水池23进行储存，完成水的除垢处理，备用。

具体地，在本申请的实施例中，电化学去除水垢的过程如下：

将待处理的水从槽体1的进水口进入到槽体1中，阳极接线柱7和辅助电极接线柱9连接到电解电源的正极，阴极2通过连接轴与驱动电机相连，连接轴作为阴极的导线，连接轴上固定铜环8与碳刷13连接到直流电源的负极；槽体1中的水溶液、阳极3、阴极2与电解电源的连线，形成闭合电流回路，隔膜20将槽体分为阴极室和阳极室，将启动电解电源，在阳极和阴极附近开始发生电化学反应；在阳极室中，水电解产生氧气和氧自由基，与水及水中的溶解氧生成双氧水和臭氧，维持反应室内部较强的消毒环境；氯离子在阳极附近被氧化成氯气，氯气与水进一步结合生成次氯酸和盐酸；在阴极室中，在阴极附近界面层获得pH值高达14的强碱性溶液，碳酸钙和氢氧化镁在界面层中处于过饱和状态，碳酸钙和氢氧化镁在阴极表面和界面层中具备快速生成晶核的条件，阴极产生的氢氧根和已形成的晶核在阴极刮刀与阴极的相对运动过程中脱离阴极表面和界面层扩散到阴极液中，在阴极液中进一步生成晶核，已有晶核则进一步生长，随着反应的进行，获得含有大量晶核的阴极液；随后将阴极液由阴极液出口的切线方向进入晶核生长分离单元，晶核和阴极液中的结垢离子及絮凝剂在旋流混合反应区螺旋状旋转，晶核进一步生长、晶核发生团聚，长大后的晶核颗粒或者絮凝的沉淀物在离心力的作用下进入排泥斗而被去除；部分水垢晶体则经过旋流混合及沉淀的阴极液在经过整流区后，进入斜管沉淀区进一步沉淀分离，完成水的除垢处理。

本申请提供了一种电化学水垢去除装置，包括用于电化学水处理的水垢晶核生成单元，所述水垢晶核生成单元包括槽体；所述槽体的底部设有进水口和排污口；设置于所述槽体的内部的隔膜；所述隔膜将槽体分为阴极室和阳极室；设置于所述槽体的内部的阳极；设置于所述阴极室内部的阴极和辅助电极；所述槽体的顶端设有阴极液出水口和阳极液出水口。在本申请提供的电化学水垢去除装置中，将待处理水从槽体底部进水口进入水垢晶核生成单元，进行电化学处理，在阳极附近，水电解产生氧气和氧自由基，与水及水中的溶解氧生成双氧水和臭氧；氯离子在阳极附近被氧化成氯气，氯气与水进一步结合生成次氯酸和盐酸；在阴极附近，水溶液电解产生OH^-，在阴极附近界面层获得强碱性溶液，隔膜的存在，将阴极液和阳极液分流，阳极电化学产物和阴极电化学产物之间没有相互干扰，阴极室内得到pH值9.5以上的阴极液，阴极表面和阴极表面附近的界面层中pH值高达14，如此高pH值环境中的结垢离子过饱和度很高，过饱和的结垢离子快速形成晶核，含有大量水垢晶核的阴极液从槽体顶端的出水口排出槽体；水垢晶核生成单元中生成的污垢则由槽体底端的排污口排出；随着电化学处理的时间延长，在隔膜表面上会沉积水垢，此时将阴极室排空，断开阳极与电解电源正极，向阴极室中导入阳极液，然后接通辅助电极与电解电源正极，辅助电极成为电解过程的阳极，阳极液在辅助电极附近产生氯气和盐酸，从而将隔膜表面的水垢清洗干净，隔膜原位得到再生。在本申请提供的电化学水垢去除装置中的隔膜使得阳极电化学产物和阴极电化学产物之间没有相互干扰，阴极室中生成含有大量的晶核的阴极液，大量的晶核为溶液中的结垢离子提供了超大的晶体生长表面和晶体活性生长点；由于大量微小晶核的表面积比阴极表面积大很多倍，结垢离子结晶析出的机率大大增加，除垢效率也就增加。另外，在本发明中，所述辅助电极的设置使得隔膜能够原位得到再生，使得本装置使用时更方便，提高除垢效率。

Claims (10)

1.一种电化学水垢去除装置，包括用于电化学水处理的水垢晶核生成单元，所述晶核生成单元包括槽体；

所述槽体的底部设有进水口和排污口；

设置于所述槽体内部的隔膜，所述隔膜将槽体分为阳极室和阴极室；

设置于所述阳极室内部的阳极；

设置于所述阴极室内部的阴极和辅助电极；

所述槽体的顶端设有阴极液出水口和阳极液出水口。

2.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述辅助电极为网状形稳性电极。

3.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述隔膜为阳离子膜。

4.根据权利要求3所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述隔膜为全氟阳离子膜。

5.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述阴极为碳钢阴极、不锈钢阴极、钛阴极、钛合金阴极或铝合金阴极。

6.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述水垢晶核生成单元还包括阴极刮刀；

所述槽体的上下两端均为端板，上端板上设有卡槽；

所述阴极刮刀单独固定在所述槽体的上端板的卡槽上。

7.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述阴极为圆柱状。

8.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述阳极为圆柱状形稳性电极或网状形稳性电极。

9.根据权利要求8所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述隔膜与阳极一起固定。

10.根据权利要求1所述的电化学水垢去除装置，其特征在于，所述阴极为筒状，所述阳极布置在阴极的筒状腔室之内。