TWI413707B - 電解裝置 - Google Patents

Description

電解裝置

本發明涉及電解技術領域，尤其涉及一種結構簡單且電解效率高之電解裝置。

於電路板生產過程中，會產生大量廢水。該廢水中含有大量金屬離子，如，銅離子等。為避免污染環境，於排放前須回收廢水中之金屬離子，使其濃度符合排放標準。回收金屬離子之方法一般有兩種。一種係於廢水中加入沈澱劑，沈澱劑與金屬離子發生化學反應後可得到金屬沈澱物。該金屬沈澱物往往作為廢渣掩埋掉或者進行高溫煆燒處理。如此處理，只能避免金屬離子大量流入外界水環境，無論掩埋於地下之金屬沈澱物，抑或煆燒後以氣態形式進入大氣之金屬沈澱物，均會造成二次污染。另一種方法係使廢水流經電解裝置，利用氧化還原反應原理使金屬離子於電解裝置之陰極發生還原反應並析出。如此，才可真正實現變廢為寶。

由於廢水之排放量一般較大，僅包括一陰極與一陽極之電解裝置之處理能力遠遠不能滿足需求，還需設置儲槽以暫時存放廢水，如此，將佔用大量之空間資源。一種具有複數電解室之電解裝置應運而生，每一電解室均設有一組電極。每一 組電極之陰極均可用於沈積金屬離子，從而該電解裝置佔用之空間相對減小、處理能力成倍增加。惟，該電解裝置之每一組電極均需要單獨之電線連接於電源，並需要借助單獨之整流器進行電壓之控制，不僅結構複雜，而且設備費用較高。

有鑑於此，提供一種結構簡單且電解效率高之電解裝置實屬必要。

一種電解裝置，包括一槽體、一陰極板、一陽極板、複數導電板與一電源。所述陰極板、陽極板與複數導電板均位於所述槽體內。所述陰極板與陽極板相對設置，且均電連接於所述電源，以於陰極板與陽極板之間產生一電場。所述複數導電板等間距排列於所述陰極板與陽極板之間，且均位於所述電場中，以使得每一導電板靠近陰極板之表面聚集正電荷，每一導電板靠近陽極板之表面聚集負電荷。

本技術方案之電解裝置於陰極板與陽極板之間設置複數導電板，由於靜電感應現象，每一導電板均被極化而相當於一電極。如此，不必為每一對電極均單獨設置電鍍室，亦不必為避免電性相反之電極之間發生短路，而將相鄰之電極之間距設置得過大，從而可簡化電解裝置之結構，並提高電解裝置單位體積之電解效率。

10‧‧‧電解裝置

11‧‧‧槽體

110‧‧‧側壁

1101‧‧‧收容空間

111‧‧‧底壁

112‧‧‧蓋板

113‧‧‧第一側板

114‧‧‧第二側板

115‧‧‧第三側板

116‧‧‧第四側板

117‧‧‧入水口

118‧‧‧排水口

119‧‧‧排氣口

12‧‧‧固定架

120‧‧‧第一表面

121‧‧‧第二表面

122‧‧‧固定孔

13‧‧‧陰極板

14‧‧‧陽極板

15‧‧‧導電板

16‧‧‧電源

17‧‧‧抽氣泵

170‧‧‧連接管

18‧‧‧入水管

19‧‧‧排水管

圖1係本技術方案實施例提供之電解裝置之剖面示意圖。

圖2係圖1沿II-II線之剖視圖。

圖3係使用上述電解裝置回收液體中之離子之示意圖。

以下將結合附圖與實施例，對本技術方案之電解裝置進行詳細說明。

請一併參閱圖1及圖2，本技術方案提供一種電解裝置10，用於回收液體中之離子。所述電解裝置10包括一槽體11、一固定架12、一陰極板13、一陽極板14、複數導電板15、一電源16、一抽氣泵17、一入水管18及一排水管19。

所述槽體11包括側壁110、底壁111與蓋板112。所述底壁111連接於所述側壁110之一端。所述側壁110與底壁111連接構成一收容空間1101，所述陰極板13、陽極板14與複數導電板15均收容於所述收容空間1101內。所述蓋板112可拆卸地設置於所述側壁110之另一端，並與所述底壁111相對。所述側壁110包括首尾相接之第一側板113、第二側板114、第三側板115與第四側板116。所述第一側板113上設有一入水口117。所述入水口117與一入水管18相連通，用於流入待電解之液體。所述第三側板115與第一側板113相對。所述第三側板115上設有一排水口118。所述排水口118與一排水管19相連通，用於排出電解後之液體。所述排水口118相較於所述入水口117更靠近所述底壁111，如此可利於液體排出所述槽體11。所述第四側板116與第二側板114相對。所述蓋板112上開設有排氣口119。

所述固定架12固定於所述槽體11內靠近所述蓋板112處，且與所述底壁111相對。所述固定架12與所述底壁111大小相當，亦即，所述固定架12之邊緣恰與所述槽體11之側壁110相接觸。所述固定架12可採用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(Acrylonitrile butadiene styrene，ABS)或聚氯乙烯(Polyvinylchloride，PVC)製成。所述固定架12具有相對之第一表面120與第二表面121。所述第一表面120靠近所述底壁111，所述第二表面121靠近所述蓋板112。所述固定架12還具有複數貫穿所述第一表面120與第二表面121之固定孔122。所述複數固定孔122於所述固定架12靠近第一側板113與第三側板115之兩個端部之間平行間隔排布，且每一固定孔122均平行於所述第一側板113或第三側板115。本實施例中，相鄰之兩個固定孔122之間距為2釐米至3釐米。每一固定孔122之橫截面均為長方形，其長度略小於所述第四側板116與第二側板114之間距。

所述陰極板13位於所述槽體11內。所述陰極板13電連接於所述電源16之負極。所述陰極板13可為長方體形板，其藉由與所述固定架12之一固定孔122配合而設置於所述固定架12。具體地，所述陰極板13設置於所述固定架12最靠近所述第一側板113之一固定孔122，並與所述第一側板113平行相對。所述陰極板13之一端部穿過所述固定孔122並與所述底壁111相對。另一端部位於所述固定架12與所述蓋板112之間。具體地，所述陰極板13於靠近第二端部131處可開設用於與銷 釘配合之通孔，所述陰極板13穿過一固定孔122，藉由使用位於固定架12一側之一銷釘插入所述通孔而將陰極板13固定於所述固定架12。或者，所述陰極板13自其相對之兩側分別延伸出一止擋部，每一止擋部均承載於所述第二表面121與所述固定孔122之孔壁連接處，亦可將所述陰極板13固定於所述固定架12。再或者，所述陰極板13之厚度自第一端部130向第二端部131處逐漸增加，從而可被所述固定孔122之孔壁夾持住。

所述陽極板14位於所述槽體11內，且與所述陰極板13相對。所述陽極板14電連接於所述電源16之正極。所述陽極板14與陰極板13形狀相同。所述陽極板14設置於所述固定架12上最靠近所述第三側板115之一固定孔122，並與所述第三側板115平行相對。所述陽極板14與固定孔122之配合方式與所述陰極板13與固定孔122之配合方式大致相同。

所述複數導電板15於所述陰極板13與陽極板14之間等間距排列。每一導電板15均穿過固定架之一固定孔122，從而設置於所述固定架12。與所述複數固定孔122相對應地，所述複數導電板15於所述陰極板13與陽極板14之間等間隔設置，並且，最靠近陽極板14之導電板15與陽極板14之間距等於相鄰之兩個導電板15之間距，最靠近陰極板13之導電板15與陰極板13之間距等於相鄰之兩個導電板15之間距。本實施例中，相鄰之兩個導電板15之間距範圍為2釐米至3釐米。所述導電板15可為不銹鋼板。所述導電板15表面光滑，其表面粗糙度 小於0.02微米。

當然，相鄰兩個導電板15之間距亦不一定要求為2釐米至3釐米，要視陰極板與陽極板之間之電場大小，陰極板13、導電板15與陽極板14之大小以及導電板15之數量而定。

所述抽氣泵17藉由所述蓋板112之排氣口119與所述槽體11之收容空間1101相連通，用於回收所述電解過程中產生之氣體。具體地，所述抽氣泵17具有連接管170，所述連接管170與所述排氣口119相連通。

可理解，所述電解裝置10還可包括一整流器，所述整流器電連接於所述電源16與所述陰極板13及陽極板14之間，用於調整施加於所述陰極板13與陽極板14間之電壓。

請一併參閱圖1與圖3，使用本技術方案之電解裝置10對液體中之離子進行回收時，可採取以下步驟：首先，開啟電源16，對所述陰極板13與陽極板14供電。供電後，陰極板13與陽極板14之間形成電場。位於陰極板13與陽極板14之間之複數導電板15於該電場中因靜電感應現象而被極化。每一導電板15之自由電子於電場力之作用下逆著電場方向移動，從而電荷重新分佈，每一導電板15靠近陰極板13之表面聚集正電荷，而靠近陽極板14之表面聚集等量負電荷。施加於陰極板13與陽極板14間之電壓於所述陰極板13、陽極板14與複數導電板15之間平均分配。例如，本實施例中，導電板15之數量為四個，電源16施加之電壓為25V，陰極板 13與相鄰之一導電板15之間電勢差為5V，相鄰之兩個導電板15之間電勢差亦為5V，陽極板14與相鄰之一導電板15之間電勢差亦為5V。

其次，開啟抽氣泵17。

再次，藉由入水口117往所述槽體11內充入液體。所述液體中可包含銅離子、氯離子、硫酸根離子等。所述液體中帶正電之離子，如銅離子，於所述陰極板13以及每一導電板15靠近陽極板14之表面發生還原反應形成銅單質而沈積。而氯離子、硫酸根離子等帶負電之離子，則於所述陽極板14以及每一導電板15靠近陰極板13之表面發生氧化反應而生成氯氣、二氧化硫等氣體。生成之氣體被抽氣泵17從槽體11中抽出。進入槽體11內之液體流經複數導電板15後，其中之各種離子含量逐漸降低，最後從所述第三側板115之排水口118離開槽體11。

由於導電板15之表面光滑，當所述導電板15上沈積一定量金屬時，可將所述蓋板112從槽體11上卸下，從固定架12上取出導電板15，將形成於導電板15上之金屬層撕下即可。

本技術方案之電解裝置10於陰極板13與陽極板14之間設置複數導電板15，由於靜電感應現象，每一導電板15均被極化而相當於一電極。如此，不必為每一對電極設置單獨之電鍍室，亦不必為避免電性相反之電極之間發生短路，而將相鄰之電極之間距設置得過大，從而可簡化電解裝置10之結構，並 提高電解裝置10單位體積之電解效率。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧電解裝置

11‧‧‧槽體

110‧‧‧側壁

1101‧‧‧收容空間

111‧‧‧底壁

112‧‧‧蓋板

117‧‧‧入水口

118‧‧‧排水口

119‧‧‧排氣口

12‧‧‧固定架

120‧‧‧第一表面

121‧‧‧第二表面

122‧‧‧固定孔

13‧‧‧陰極板

14‧‧‧陽極板

15‧‧‧導電板

16‧‧‧電源

17‧‧‧抽氣泵

170‧‧‧連接管

18‧‧‧入水管

19‧‧‧排水管

Claims (10)

1. 一種電解裝置，包括一槽體、一陰極板、一陽極板、複數導電板與一電源，所述陰極板、陽極板與複數導電板均位於所述槽體內，所述陰極板與陽極板相對設置，且均電連接於所述電源，以於該陰極板與該陽極板之間產生一電場，所述複數導電板等間距排列於所述陰極板與陽極板之間，且均位於所述電場中，以使得每一該些導電板靠近陰極板之表面聚集正電荷，每一該些導電板靠近陽極板之表面聚集負電荷。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中，所述複數導電板為不銹鋼板。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電解裝置，其中，所述複數導電板之表面粗糙度小於0.02微米。
4. 如申請專利範圍第2項所述之電解裝置，其中，所述複數導電板中，最靠近該陽極板之導電板與該陽極板之間距等於相鄰之兩個該些導電板之間距，最靠近該陰極板之導電板與該陰極板之間距等於相鄰之兩個該些導電板之間距。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電解裝置，其中，相鄰之兩個該些導電板之間距範圍為2釐米至3釐米。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中，所述電解裝置還包括固定於所述槽體內之固定架，所述固定架具有複數等間距開設之固定孔，所述陰極板、陽極板與複數導電板均藉由與一固定孔配合而固定於所述固定架。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電解裝置，其中，所述陰極板具有用於與銷釘配合之通孔，所述陰極板穿過一固定孔，藉由使用位於固定架一側之一銷釘插入所述通孔而將陰極板固定於所述固定架。
8. 如申請專利範圍第1項所述之電解裝置，其中，所述槽體包括側壁及底壁，所述側壁與底壁連接構成一收容空間，所述陰極板、陽極板與複數導電板均收容於所述收容空間內，所述側壁開設有入水口與排水口，所述入水口靠近所述陰極板，用於流入待電解之液體，所述排水口靠近所述陽極板，用於排出電解後之液體。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電解裝置，其中，所述排水口與所述底壁之間之距離小於所述入水口與所述底壁之間之距離。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電解裝置，其中，所述槽體還包括蓋板，所述蓋板與所述底壁相對，所述蓋板上開設有排氣口，所述電解裝置還包括一抽氣泵，所述抽氣泵藉由所述排氣口與所述收容空間相連通，用於回收電解過程產生之氣體。