一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置

1.本实用新型涉及河道治理技术领域，尤其涉及一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置。


背景技术：

2.近年来，随着国家对水环境治理的逐渐重视，相关部门和单位加大了对河流湖泊污染的治理力度。底泥是河湖生态系统的重要组成部分，吸收了来自上覆水体的多种污染物，成为污染源。由于水体与底泥存在持续的物质交换，在受到扰动的情况下，污染物容易重新释放，造成二次污染。只有对底泥中的污染物进行处理，才能根本治理水体的污染。
3.近年来，利用沉积物微生物燃料电池(smfc)原理的生物电化学处理方法迅速发展，该方法包括位于底泥中的阳极，漂浮或悬浮于水体中的阴极，通过导线连接构成回路，外电路可外接电阻或者用电器。该方法能够加快阳极附近底泥中微生物的生命活动，从而加快了底泥中有机物等的去除，同时，该装置能够产生电能，符合绿色发展的理念。但是，smfc电化学方法虽然在实验室尺度上可行，但由于现场条件复杂，常用的碳基材料往往不容易安装，而采用金属材料又存在效率低的问题，这限制了smfc用于底泥修复的工程应用。因此，现亟需一种便于在河流的底泥中安装，相对于金属材料能加快电能产生，用于底泥修复的电化学装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于克服上述现有技术中的不足，旨在提供一种便于在河流的底泥中安装，相对于金属材料能加快电能产生，用于底泥修复的电化学装置。
5.为达到上述目的，本实用新型是通过下述技术方案予以实现的：
6.一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置，包括设置在底泥内的阳极和设置在水面内的阴极，所述阳极和所述阴极的功能单元均为碳纤维刷，碳纤维刷均排布在两极的固定板上，阳极和阴极均引出导线与水面外的用电器相连接；所述固定板上设置有开孔，碳纤维刷的钛丝穿过开孔与固定板固定连接，两极的固定板之间通过支撑柱固定连接。
7.进一步的，所述固定板采用pvc板或亚克力板构成，固定板中间做镂空处理。
8.进一步的，所述碳纤维刷由竖直的钛丝和缠绕在钛丝上的碳纤维构成。
9.相对于现有技术，本实用新型具有以下有益效果：
10.本实用新型利用smfc原理，对环境的适应性强，保护了原生态环境。碳纤维刷构成的电极功能单元比碳极表面积大，能够增加微生物的附着面积以及氧气的接触面积，从而提高装置的产电效率。碳纤维刷通过模板固定，确保单元间距固定，易于插入底泥，便于现场施工。用于固定碳纤维刷的固定板之间通过支撑柱相连接，能够让阳极和阴极分别稳定的插在底泥和水中，确保阴极与阳极之前的距离固定。
附图说明
11.图1为本实用新型的结构示意图；
12.图2为本实用新型中电极的结构示意图；
13.图3为本实用新型中电极的俯视图。
14.附图标记：
15.1-阳极，2-阴极，3-导线，4-用电器，5-碳纤维刷，6-固定板，7-支撑柱，8-水面，9-底泥。
具体实施方式
16.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
17.如图1至图3所示，一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置，包括设置在底泥9内的阳极1和设置在水面8内的阴极2，所述阳极1和所述阴极2的功能单元均为碳纤维刷5，碳纤维刷5均排布在两极的固定板6上，阳极1和阴极2均引出导线3与水面外的用电器4相连接；所述固定板6上设置有开孔，碳纤维刷5的钛丝穿过开孔与固定板6固定连接，两极的固定板6之间通过支撑柱7固定连接；所述碳纤维刷5由竖直的钛丝和缠绕在钛丝上的碳纤维构成。
18.其中，所述固定板6采用pvc板或亚克力板构成，固定板6中间做镂空处理，能够增加碳纤维刷5之间的间距，能够提高碳纤维刷的使用效率，从而提高装置的产电效率。
19.本实用新型的使用方法为：将电极的功能单元碳纤维刷5固定在固定板6上，并使碳纤维刷5间彼此连接，构成电化学装置的阳极1和阴极2。从阳极1和阴极2引出导线3，将阳极1和阴极2分别安装在支撑柱7的两端，将阳极1完全压入底泥9中，压入深度根据现场需要设定，导线3连接在用电器4的两端构成回路。用电器4可为电阻、低功率用电器等，可设置一个电源管理系统，该系统可储存和放出电能，升高电压，实现可控地为低功率用电器供电。
20.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置，包括设置在底泥内的阳极和设置在水面内的阴极，其特征在于：所述阳极和所述阴极的功能单元均为碳纤维刷，碳纤维刷均排布在两极的固定板上，阳极和阴极均引出导线与水面外的用电器相连接；所述固定板上设置有开孔，碳纤维刷的钛丝穿过开孔与固定板固定连接，两极的固定板之间通过支撑柱固定连接。2.根据权利要求1所述的一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置，其特征在于：所述固定板采用pvc板或亚克力板构成，固定板中间做镂空处理。3.根据权利要求1所述的一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置，其特征在于：所述碳纤维刷由竖直的钛丝和缠绕在钛丝上的碳纤维构成。

技术总结
本实用新型公开了一种用于底泥修复的碳刷结构电化学装置，包括设置在底泥内的阳极和设置在水面内的阴极，所述阳极和所述阴极的功能单元均为碳纤维刷，碳纤维刷均排布在两极的固定板上，阳极和阴极均引出导线与水面外的用电器相连接；所述固定板上设置有开孔，碳纤维刷的钛丝穿过开孔与固定板固定连接，两极的固定板之间通过支撑柱固定连接。本实用新型旨在提供一种便于在河流的底泥中安装，相对于金属材料能加快电能产生，用于底泥修复的电化学装置。置。置。


技术研发人员：张金凤 孙竹腾 赵芷琪 张庆河 陈同庆 史雨菲 陈忐 郭文俊 周华轩
受保护的技术使用者：天津大学
技术研发日：2021.08.10
技术公布日：2022/1/7