CN219839530U - 一种金刚石电极氧化还原设备 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种金刚石电极氧化还原设备，包括水处理反应器模组，采用安全的固定硼掺杂金刚石电极的电化学水处理模组及其制作方法，以解决现有技术中存在的硅基硼掺杂金刚石电极密封固定难度大，电极导线引出难度大等技术问题。采用的碳导电材料具有弹性和低硬度，因而抑制了装配成所述电解池的金刚石电极的破裂；碳导电材料中，更优选难以降解的和导电性优异的石墨。可以使用为防止碳降解而用氟树脂如聚四氟乙烯树脂(PTFE)浸渍的材料，可以使用通过向石墨粒子添加作为粘结剂的PTFE并成型而获得的材料。通常优选10‑30％重量％的PTFE以获得足够的黏附力和结合力，而导电性很好。
Description
技术领域
本实用新型具体涉及水处理技术领域，具体是一种金刚石电极氧化还原设备。
背景技术
以次磷酸钠为还原剂的化学镀镍工艺，具有优异的耐腐蚀、耐磨性、镀层厚度均匀。其装载量大，尤其在电子行业。线路板表面处理是不可取代的表面处理工艺。
但该工艺在使用过程中产生的废水含有次磷酸钠、亚磷酸钠等还原态磷酸盐。含有还原态的磷酸盐，用化学法沉淀去除很难做到达标排放。其废水的处理采用添加化学制剂的氧化方法，通常采用fenton氧化法，加入大量过氧化氢和二价铁盐，会产生二次污染，产生大量沉淀物。
采用电化学技术是目前工业上广泛应用的一种水处理技术，其中尤以电化学催化氧化技术较为常见。电化学氧化技术主要通过特殊阳极产生的强氧化活性自由基氧化水中污染物，氧化能力强、处理效果好、能量效率高，且处理过程不会产生二次污染。电化学氧化的氧化效率主要取决于阳性材料的选择。掺硼金刚石电极（BDD）电极是一种具有独特物理化学性能的材料，不易与酸碱盐发生反应，并且具有良好的化学稳定性，机械性能好、耐腐蚀性强、导电性好等诸多优势。
一般电化学高级氧化，阳极上发生氧化反应的同时，还存在着水电解析出氧气的竞争反应，若被处理污染物的氧化电位小于电极的析氧电位，在电极达到析氧电位前，污染物在阳极上就已经得以电催化氧化。但若氧化过程在电极的电势窗口以外发生，受到析氧的影响，污染物就难以被有效分解。
BDD具有宽电化学势窗口和高析氧电位高，析氧化电位.可达到3V。电势窗口越宽(析氧电位越高)，阳极上氧气越难析出，被氧化的物质在阳极被氧化的概率就会越大，同时避免了析氧反应产生的能耗。因此，可以提高处理污水的效率，同时降低能耗。
采用硼掺杂金刚石电极来氧化次磷酸钠和亚磷酸钠是非常好的选择。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种金刚石电极氧化还原设备，解决上述背景技术中所提出的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：
一种金刚石电极氧化还原设备，包括水处理反应器模组，该水处理反应器模组包括第一阳极模块、第一阴极模块和第三阳极阴极一体化模块；所述的第三阳极阴极一体化模块设置在第一阳极模块和第一阴极模块之间；所述第一阳极模块包括第一树脂模块和第一硼掺杂金刚石电极片，其中，所述第一硼掺杂金刚石电极片内嵌于所述第一树脂模块的内部。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的第一阴极模块包括第二树脂模块和包括采用金属钛表面涂覆钌铱层。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述第一阳极模块、阴极模块和第三阳极阴极一体化模块上均对应设有螺栓孔，并使螺栓穿过所述螺栓孔将第一阳极模块、阴极模块以及第三阳极阴极一体化模块进行固定以形成整体式水处理反应器模组。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的第一阳极模块上还设有进出水口以及与所述进出水口相连通的第一流道，第一流道设置在第一阳极模块内。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的第一阴极模块上还设有进出水口以及与所述进出水口相连通的第二流道，第二流道设置在第二树脂模块内。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的第一阳极模块、第一阴极模块和第三阳极阴极一体化模块之间设有凹槽和橡胶密封条。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的第一阳极模块和第一阴极模块之间有阳离子交换膜。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的水处理反应器模组通过管道连接有处理液槽和阴极室液槽；所述的水处理反应器模组还通过管道连接有制冷器，并且在制冷器和水处理反应器模组之间的管道上串接有温度传感器；
所述的制冷器的上方串接有排气阀。
作为本实用新型的进一步技术方案，所述的水处理反应器模组内部还设置有压力仪表和压力传感器。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
本实用新型，采用安全的固定硼掺杂金刚石电极的电化学水处理模组及其制作方法，以解决现有技术中存在的硅基硼掺杂金刚石电极密封固定难度大，电极导线引出难度大等技术问题。
采用的碳导电材料具有弹性和低硬度，因而抑制了装配成所述电解池的金刚石电极的破裂；碳导电材料中，更优选难以降解的和导电性优异的石墨。可以使用为防止碳降解而用氟树脂如聚四氟乙烯树脂 (PTFE) 浸渍的材料，可以使用通过向石墨粒子添加作为粘结剂的 PTFE 并成型而获得的材料。通常优选10-30%重量％的PTFE以获得足够的黏附力和结合力，而导电性很好。
阴阳极之间采用阳离子交换膜(优选Nafion No.110),防止阳极室氧化产物移到阴极室，而被还原。
阴极室通入氢氧化钠溶液，阳极室通入要处理的溶液，两股溶液分别经过带有制冷设备的冷却器，减低反应温度。并且设有排气装置。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的水处理反应器模组结构示意图。
图3是本实用新型第一阳极模块结构示意图。
图4是本实用新型第一阴极模块结构示意图。
图中：1-第一硼掺杂金刚石电极片，2-第一树脂模块，3-进出水口，4-第一流道，5-第二流道，6-第三流道，7-第二树脂模块，8-第三树脂模块，9-阳离子交换膜，10-控制器，11-制冷器，12-温度传感器，13-排气阀，14-流量传感器，15-压力传感器，16-待处理液槽，17-阴极室液槽，18-待处理液阀，19-待处理液泵，20-阴极室液泵，21-阴极室液阀，111-第一阳极模块，222-第一阴极模块，333-第三阳极阴极一体化模块。
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。
请参阅图1-4，本实用新型实施例中，一种金刚石电极氧化还原设备，包括水处理反应器模组，该水处理反应器模组包括第一阳极模块111、第一阴极模块222和第三阳极阴极一体化模块333；所述的第三阳极阴极一体化模块333设置在第一阳极模块111和第一阴极模块222之间；所述第一阳极模块111包括第一树脂模块2和第一硼掺杂金刚石电极片1，其中，所述第一硼掺杂金刚石电极片1内嵌于所述第一树脂模块2的内部。
采用的碳导电材料具有弹性和低硬度，因而抑制了装配成所述电解池的金刚石电极的破裂。碳导电材料中，更优选难以降解的和导电性优异的石墨。可以使用为防止碳降解而用氟树脂如聚四氟乙烯树脂 (PTFE) 浸渍的材料，可以使用通过向石墨粒子添加作为粘结剂的 PTFE 并成型而获得的材料。通常优选 10 -30%重量％的PTFE以获得足够的黏附力，和结合力，而导电性很好。
阴阳极之间采用阳离子交换膜(优选Nafion No.110),防止阳极室氧化产物移到阴极室，而被还原。
阴极室通入氢氧化钠溶液，阳极室通入要处理的溶液，两股溶液分别经过带有制冷设备的冷却器，减低反应温度。
第一阳极模块111并排设置于第一阴极模块222，与其邻的所述第三阳极和阴极一体模块333；
本实施例中，所述第一阳极模块111包括第一树脂模块2和第一硼掺杂金刚石电极片1，其中，所述第一硼掺杂金刚石电极片1内嵌于所述第一树脂模块2的内，第一树脂模块2的内部硼掺杂金刚石电极片镶嵌在通过向石墨粒子添加作为粘结剂的 PTFE 并成型而获得的导电材料中；
本实施例中，所述镶嵌硼掺杂金刚石电极片的电极导电材料通常优选 10 -30%重量％的PTFE向石墨粒子添加作为粘结剂的碳-PTFE导电材料；
本实施例中，在碳-PTFE导电材料中粘贴有电极引线接头，在所述第一电极引线接头23，电极引线连接电极和直流整流器，电极引线将掺杂金刚石电极片和整流器连接上；
本实施例中，第一阴极模块222包括第二树脂模块7和包括采用金属钛表面涂覆钌铱
金属氧化物或不锈钢等金属材料阴极板，电极板镶嵌在通过向石墨粒子添加作为粘结剂的 PTFE 并成型而获得的导电材料中，粘贴有电极引线接头，在所述第二电极引线接头，电极引线连接电极和直流整流器，电极引线将阴极电极板和整流器连接上。
本实施例中，在所述第一阳极模块111、以及所述阴极模块222，其邻的所述第三阳极阴极一体化模块333上均对应设有螺栓孔，并使螺栓穿过所述螺栓孔将第一阳极模块111、阴极模块222以及第三阳极阴极一体化模块333进行固定以形成整体式水处理反应器模组。
本实施例中，第一阳极模块111上还设有进出水口3以及与所述进出水口3相连通的第一流道4，第一流道4设置在第一阳极模块111内，通过内部钻孔实现。
本实施例中，第一阴极模块222上还设有进出水口3以及与所述进出水口3相连通的第二流道5，第二流道5设置在第二树脂模块7内，通过内部钻孔实现。
本实施例中，第三阳极和阴极一体模块333设有进出水口3以及与所述进出水口3相连通的第三流道6，第三流道6设置在第三树脂模块8内，通过内部钻孔实现。
本实施例中，所述流道在模块之间导通时有硬质橡胶管连接。保证各流道畅通，不漏水；
本实施例中，所述第一阳极模块111，第一阴极模块222，第三阳极阴极一体化模块333之间设有凹槽和橡胶密封条。通过紧固螺栓，保证模块之间不漏水。
本实施例中，所述的第一阳极模块111和第一阴极模块222之间有阳离子交换膜9(优选Nafion No.110)隔离，隔膜可以将氧化产物隔离在阳极室，不会被阴极还原。提高氧化效率。
本实施例中，所述反应器设置控制器10通过控制进液泵的转速来控制进液流量，根据反应物的温度，来开启制冷器11，通过反应器压力控制开启排气阀13；
本实施例中，所述水处理装置，设置处理液槽16，阴极室液槽17，阴极室液为氢氧化钠，浓度1%-5%
本实施例中，硼掺杂金刚石电极氧化处理装置的操作方法，包括
如下步骤：
第一步，开启阀门18，并将待处理含磷水与反应器管路相连接，开启水泵19将待处理含磷废水通过第一流道4充入到各反应器阳极室中，通过反应器后进入冷却器，循环回流到待处理液槽16中；
第二步，开启阀门21，并将阴极室液氢氧化钠水溶液与反应器管路相连接，开启水泵20阴极室液氢氧化钠水溶液通过第二流道5充入到各反应器阴极室中。通过反应器后进入冷却器，循环回流到阴极室液槽17中；
第三步，启动直流电源，按设定好电流和电压，通过调整水泵的电机转数调节水流量14；
第四步根据温度传感器12温度值，开启冷却器；
第五步根据反应器中压力值，开启排气阀13门；
第六步取水样，检测次磷酸和亚磷含量指标至指标合格后关机。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：包括水处理反应器模组，该水处理反应器模组包括第一阳极模块（111）、第一阴极模块（222）和第三阳极阴极一体化模块（333）；所述的第三阳极阴极一体化模块（333）设置在第一阳极模块（111）和第一阴极模块（222）之间；所述第一阳极模块（111）包括第一树脂模块（2）和第一硼掺杂金刚石电极片（1），其中，所述第一硼掺杂金刚石电极片（1）内嵌于所述第一树脂模块（2）的内部。
2.根据权利要求1所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的第一阴极模块（222）包括第二树脂模块（7）和包括采用金属钛表面涂覆钌铱层。
3.根据权利要求1所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述第一阳极模块（111）、阴极模块（222）和第三阳极阴极一体化模块（333）上均对应设有螺栓孔，并使螺栓穿过所述螺栓孔将第一阳极模块（111）、阴极模块（222）以及第三阳极阴极一体化模块（333）进行固定以形成整体式水处理反应器模组。
4.根据权利要求1所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的第一阳极模块（111）上还设有进出水口（3）以及与所述进出水口（3）相连通的第一流道（4），第一流道（4）设置在第一阳极模块（111）内。
5.根据权利要求1所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的第一阴极模块（222）上还设有进出水口（3）以及与所述进出水口（3）相连通的第二流道（5），第二流道（5）设置在第二树脂模块（7）内。
6.根据权利要求1所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的第一阳极模块（111）、第一阴极模块（222）和第三阳极阴极一体化模块（333）之间设有凹槽和橡胶密封条。
7.根据权利要求1所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的第一阳极模块（111）和第一阴极模块（222）之间有阳离子交换膜（9）。
8.根据权利要求3所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的水处理反应器模组通过管道连接有处理液槽（16）和阴极室液槽（17）；所述的水处理反应器模组还通过管道连接有制冷器（11），并且在制冷器（11）和水处理反应器模组之间的管道上串接有温度传感器（12）；
所述的制冷器（11）的上方串接有排气阀（13）。
9.根据权利要求3所述的金刚石电极氧化还原设备，其特征在于：所述的水处理反应器模组内部还设置有压力仪表（14）和压力传感器（15）。
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|---|---|---|---|
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