专利名称：一种处理含重金属废水的折板式阴极强化电化学装置的制作方法
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，特指一种应用 电化学技术处理含重金属废水的新型三维折板式阴极强化电化学装置。
背景技术：
重金属废水是指矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中排出的含重 金属的废水。重金属(如含镉、镍、汞、锌等)废水是对环境污染最严重和对人类危害最大的 工业废水之一。废水中的重金属一般不能分解破坏，只能转移其存在位置和转变其物化形 态。目前在实际应用中，主要采用的是中和沉淀法和硫化法等方法，但是前者会产生二次污 染，后者的处理成本高。电化学处理技术因具有高环境相容性、高能源利用率、可控性、多功能性及经济性 等优越性，能较好实现废水了的净化以及重金属的回收，降低了废水处理所需的成本，在重 金属废水处理中有着较好的应用前景，并且随着科技发展，电极材料的开发、反应器的研 制、传统电化学处理工艺的改进以及新型电化学反应器的研制，使电化学法在重金属废水 治理领域的应用更为有效，更加广泛成为近年发展起来的颇具竞争力的重金属废水处理方 法。在处理含重金属废水中主要涉及的电化学法有电解法和微电解法。电解法主要是利用 阴阳两电极板的还原反应和氧化反应，使得废水中的重金属离子在阴极板被还原成金属单 质而析出，以达到从废水中去除重金属离子的目的。微电解法原理非常简单，就是利用颗 粒之间存在着电位差而形成了无数个细微原电池。这些细微电池是以电位低的铁成为阴 极，电位高的碳做阳极，在含有酸性电解质的水溶液中发生电化学反应的。但目前电化学法处理重金属废水仍处在发展阶段。在电化学处理装置方面还需进 一步研究电化学机理，提高处理效率，降低能耗，从而开发新型多维反应器。应坚持废水的 处理和重金属的回收利用相结合的原则，使电化学处理重金属废水向更廉价、高效、易操作 的方向发展。从20世纪60年代末期开始，有关学者研发了三维电极电化学反应器，从根本 上克服了二维电极电流效率低，处理水量小等不足。其反应机理是在传统二维电解槽的两 电极之间装填粒状或其他碎屑状工作电极材料并使其表面带电，从而成为新的一极(即第 三极)，在电解时工作电极材料表面就能发生电化学反应。三维电极的面体比增加且粒子间 距小，传质效果得到极大改善，因而具有较高的电流效率和时空产率。三维电极电解槽还存 在很多技术难点，因此应用不是很广泛，同时现有的第三极材料都是采用单一的具有导电 性的电极材料，如活性炭。而近些年来铁炭内电解处理废水工艺不断的改进，使其成为工艺 简单，处理效果较好，应用广泛的处理方法。所以有必要考虑一种装置将微电解法和电解法 两者相结合，以微电解填充物来取代一般的填充物，从而达到更高效率处理废水的目的。
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处理含重金属废水的折板式阴 极强化电化学处理装置，它对重金属离子的还原效率高，与污水反应时间长，成本低，体积小，操作简单，能耗低，维修方便，填充物更替方便。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平 行的电极板组，电极板间在壳体中形成交错排列的折流通道，电极板间填充入微电解颗粒 混合物，微电解颗粒混合物与阳极间直接用惰性隔膜隔离。在本实用新型所述的容器壳体的底部设置有收集斗和相应的排杂口，电极板的排 列结构采用垂直或水平折流式交错排。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。本实用新型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，或者是碳铁结合在一起的含碳铁粒；阴极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。本实用新型的有益效果是与现有的技术相比较，本装置的优点在于阴阳电极板 呈垂直或水平折流交替式排列成上下折流式，使得废水在装置中呈垂直或水平折板式的流 动，这样有效地增加了废水在装置中的停留时间以及与填充物和电极板有效接触面积，从 而增强了对废水的处理强度；电极结合了二维和三维的特点，填充的颗粒物作为第三极，极 大的增强传质效率和电流利用效率。以一定比例混合的铁炭混合物直接填充在阴极两侧， 而与阳极之间直接由隔膜隔离开来，这样铁炭颗粒物中的铁和炭之间因存在电位差而形成 无数细微的原电池，从而进一步强化了阴极还原金属离子的能力；填充颗粒物可由装置底 部的收集斗排放收集用于金属的回收提取，填充物可由上部进行补充，利用重力作用从下 放排出，更替方便易行。采用高电压、小电流间歇式的脉冲供电克服了电极工作效率低及易 于钝化等缺点。
图1为本实用新型结构主视图；图2为本实用新型垂直折板式结构主视图；图3为本实用新型水平折板式结构俯视图。图中固定板1、壳体2、电极板3、进水管4、收集斗5、出水管6、微电解颗粒混合物 7、惰性隔膜8、排杂管9。
具体实施方式
本实用新型的结构如图1所示由多个平行电极板3垂直布置构成极板电极组， 微电解颗粒混合物7直接填充在阴极两侧，而与阳极之间由惰性隔膜8隔离开来，从而构成 复合电极组；将此复合电极组装于壳体2内，从而构成电化学反应室；在容器壳体2上下端 分别设置进水管4和出水管6 ；平行电极板3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。经过预处理后的含重金属的污水从位于本电化学处理系统的底部或上端的进水 管4进入，污水在电化学处理系统内依次流经交替排列的平行电极板3，其中污水是按垂直 折流或水平折流的方式在装置内部通过交替排列的阴阳电极板的，污水中的金属离子通过 电解和微电解两种方式被还原成金属单质并被阻留吸附在微电解颗粒混合物7中；最后处理好的上清液从电化学处理系统的上端或下端的出水管6溢出，上清液可以用于工业水回 用或是直接排放(可能根据需要还要进行后处理才能直接排放)；而装置内达到吸附饱和状 态的微电解颗粒混合物7通过收集斗5收集，可以进行金属的回收提取。
权利要求1.一种处理含重金属废水的折板式阴极强化电化学装置，其特征是在一容器的壳体 中设置平行的电极板组，电极板间在壳体中形成交错排列的折流通道，电极板间填充入微 电解颗粒混合物，微电解颗粒混合物与阳极间直接用惰性隔膜隔离。
2.根据权利要求1所述的处理含重金属废水的折板式阴极强化电化学装置，其特征 是在容器壳体的底部设置有收集斗和相应的排杂口，电极板的排列结构采用垂直或水平 折流式交错排。
3.根据权利要求2所述的处理含重金属废水的折板式阴极强化电化学装置，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。
专利摘要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，特指一种应用电化学技术处理含重金属废水的新型三维折板式阴极强化电化学装置。本废水处理装置是在一容器的壳体中设置平行的电极板组，电极板间在壳体中形成交错排列的折流通道，电极板间填充入微电解颗粒混合物，微电解颗粒混合物与阳极间直接用惰性隔膜隔离。本实用新型对重金属离子的还原效率高，与污水反应时间长，成本低，体积小，操作简单，能耗低，维修方便，填充物更替方便。
文档编号C02F1/461GK201864610SQ20102061254
公开日2011年6月15日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者徐晓军, 杨津津, 王刚, 范领东, 韩振宇 申请人:昆明理工大学