一種用於處理電鍍廢水的電化學極板的製作方法
2023-12-05 01:01:56 2
一種用於處理電鍍廢水的電化學極板的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種用於處理電鍍廢水的電化學極板，它包括極板本體；所述極板本體表面上設有若干排凹坑；所述凹坑直徑為3—6mm，深度為2—6mm；相鄰兩個凹坑中心點之間的距離為15—25mm。本發明結合凹坑與孔洞的優勢，改善極板與反應水體的有效接觸、流體狀態、反應環境等，降低電化學設備噸水能耗，提高極板更換周期，穩定出水水質。
【專利說明】—種用於處理電鍍廢水的電化學極板
【技術領域】
[0001]本發明屬於電化學設備【技術領域】，具體涉及一種用於處理電鍍廢水的電化學極板。
【背景技術】
[0002]電鍍指利用電流將金屬沉積於導體(如金屬)或非導體(如塑料、木材、皮革)表面，從而形成金屬塗層的工藝過程。電鍍可以改變金屬的表面特徵，增強容易鏽蝕的金屬耐腐蝕性，節約金屬材料，在機械製造、電子、石油化工、汽車、武器、航空航天系統等行業的生產中處於非常重要的地位，是工業產業鏈中一個不可或缺的環節。但是，電鍍工業產生的廢水中含有大量的重金屬離子，這些重金屬離子在環境中穩定性高、難降解、遷移範圍廣，對人體健康，生態環境都產生了巨大影響。因此，電鍍廢水的重金屬急需治理。
[0003]電化學是通過電解絮凝、電解氧化、電解還原及電解氣浮等多種物理化學形式對水體中汙染物去除的辦法，其中電化學對於重金屬的去除效果較為顯著。在電化學處理設備中，電極的結構是影響重金屬離子處理效率的重要因素。目前常用的電化學電極結構大致可以分為兩類:一類為平板電極，另一類為三維粒子電極。由於粒子電極在研究及應用過程中存在的技術缺陷，目前電化學設備一般採用的還是平板電極。平面平板式普通碳鋼板表面光滑，表面一般帶有保護層，在通電運行情況下，因電子在傳遞過程中需克服較大電阻，且這種傳遞因保護層的影響而分布不均，為達到一定要求的出水水質，必須提高相應的電壓和電流，從而會增加無效電能損失，影響電化學的處理效果。平板極板表面處理水主要為層流，水流方向為平行極板流向，水體內傳質效率較低，極板溶出微絮體與水體汙染物達不到快速混合，會影響到電化學設備處理廢水的效率。另外，現有的極板與銅牌直接連接，隨著反應時間的增長會出現極板溶出不均勻現象，導致極板消耗不均勻，效果不穩定，極板需要更換，使得極板被浪費，不能得到有效利用。
[0004]隨著電鍍行業重金屬汙染態勢的日益加劇，近年來，更嚴格的重金屬相關排放標準陸續出臺並逐步嚴格實施。新排放標準對重金屬排放閾值的要求逐漸嚴格，對處理技術及設備提出了更高的要求，大量的重金屬廢水處理站需要進行提標改造，急需新的技術及設備。
【發明內容】
[0005]本發明旨在克服現有技術的不足，提供一種用於處理電鍍廢水的電化學極板。
[0006]為了達到上述目的，本發明提供的技術方案為: [0007]所述用於處理電鍍廢水的電化學極板，包括極板本體；所述極板本體表面上設有若干排凹坑；所述凹坑直徑為3 — 6mm，深度為2 — 6mm ;相鄰兩個凹坑中心點之間的距離為15—25mm ;極板本體兩側的凹坑與極板本體側邊的距離為45—55mm,優選50mm ;所述凹坑2在極板本體I上的密度為0.1—0.17個/cm2。即，當極板本體尺寸為210x297mm(A4大小)時，極板本體上設有約7—8排，優選8排凹坑，每排約10 —13個，優選10個。[0008]優選地，所述極板本體表面上還設有若干排孔洞；所述凹坑與孔洞的數量比為3 — 5:1，優選4:1 ;所述孔洞直徑為4一8mm ;相鄰兩個孔洞中心點之間的距離為30— 60mm ；極板本體兩側的孔洞與極板本體側邊的距離為45—55mm,優選50mm ;所述孔洞在極板本體上的密度為0.03—0.05個/cm2 ;即，當極板本體尺寸為210x297mm(A4大小)時，極板本體上設有約4一5排，優選4排孔洞，每排約5— 6個，優選6個。
[0009]優選地，所述凹坑為弧形底部。所述極板本體一端設有導電桿。
[0010]下面對本發明作進一步說明:
[0011]所述極板由鐵板製成，表面通過酸洗或機械打磨去除鐵極板表面的保護層，通過在極板表面進行衝壓使極板表面產生橫向規則排布的凹坑或凹坑和孔洞。安裝到電化學設備上時，將相鄰兩極板間距設置為I~4cm。所述極板本體一端設置專用導電桿，用於與銅牌連接。
[0012]所述極板為可溶性極板，安裝到電化學設備上時，電源通過銅牌與導電桿連接。在電化學廢水處理運行過程中，導電桿將電流、電壓均均分布至極板本體橫截面；水流體在沿極板本體表面方向流動，由於極板本體表面有很多凹坑和孔洞，凹坑使極板本體表面形成了凹凸的表面，而水流體在沿極板本體表面方向流動時，由於極板本體表面有許多孔洞，一部分水流會通過孔洞流出，極板本體上的水流呈現橫向流向和縱向流向。這樣有利於提高水體的攪動混合狀態，使廢 水不斷碰撞接觸混合併發生反應,提高極板本體表面接觸的水量，當表面水層汙染物通過極板本體時，廢水中重金屬離子在極板本體表面進行氧化、還原反應或被微絮凝捕獲，此時廢水中重金屬濃度降低。這樣較大程度的提高了極板本體電流、電壓作用效率及保證極好的出水水質。導電桿保證了可溶性極板電流密度的均勻性，提高了極板消耗的均勻性，因此極板的利用率得到提高。
[0013]凹坑和孔洞的密度隨著極板本體尺寸不同而不同。以極板本體為A4紙大小的尺寸為例，凹坑大約有8排，每排大約有10個；孔洞大約有4排，每排大約有6個。每兩個凹坑中心點之間的距離保持為15—25mm，每兩個孔洞中心點之間的距離保持為30—60mm。如密度太稀，均勻水質與加強反應強度的作用不明顯，達不到提高攪拌混合強度，增強水體紊流狀態的設計要求；如密度太密，加強極板與水體的反應，會縮短極板更換周期，縮短極板使用壽命。
[0014]凹坑和孔洞的數量比例優選為4:1。根據實驗顯示，凹坑和孔洞數量為4:1時，水質出水較好，出水水質最穩定。
[0015]另外，極板本體兩側的凹坑與極板邊的距離是50mm，上下可以根據需要設計。因為極板是兩側插入極板槽，插入插槽的兩側沒有必要添加凹坑和孔洞；如果兩側凹坑/孔洞和極板邊距太大，影響整個極板本體凹坑和孔洞的數量，影響出水水質。
[0016]與現有技術相比，本發明的有益效果為:
[0017]本發明去除極板表面的保護層，確保表面與極板間反應液的良好均勻的接觸；提高了極板與廢水接觸的表面積，提高了廢水處理量。在去除極板表面保護層的情況下，並加工成帶有規則凹坑的極板，在不改變電化學設備體積的前提下，凹坑極板的表面積要大於平面極板，增加了極板與廢水接觸的表面積。提高了廢水與極板的反應強度，減短了廢水停留時間。凹坑表面產生的微絮體與廢水在極板凹面邊緣產生攪動，相對於平板電極來說，有更強的攪拌混合強度。優選地，極板上的孔洞讓極板間的水流不僅有橫向水流，還有縱向水流，增強水體紊流狀態，起到均勻水質與加強反應強度的作用。
[0018]本發明結合凹坑與孔洞的優勢，改善極板與反應水體的有效接觸、流體狀態、反應環境等，降低電化學設備噸水能耗，提高極板更換周期，穩定出水水質。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本發明實施例1的正視圖；
[0020]圖2為本發明實施例1的側視圖；
[0021]圖3為圖2中A處的局部放大圖；
[0022]圖4為本發明實施例3的正視圖；
[0023]圖5為本發明實施例3的側視圖。
[0024]圖中:1、極板本體；2、凹坑；3、導電桿；4、孔洞。
【具體實施方式】
[0025]實施例1
[0026]參見圖1、2和3，所述用於處理電鍍廢水的電化學極板，包括極板本體I ;所述極板本體I表面上設有若干排凹坑2 ;所述凹坑2直徑為5mm，深度為2mm ;相鄰兩個凹坑2中心點之間的距離為20mm ;極板本體I兩側的凹坑2與極板本體I側邊的距離為45— 55mm ;所述凹坑2在極板本體I上的密度為0.1—0.17個/cm2。所述極板本體I 一端設有導電桿3。
[0027]實施例2
[0028]以實施例1所述的電化學極板對某電鍍企業含銅工業廢水電化學處理設備進行改造，該廢水處理設備設計處理量為50m3/h，主要處理汙染物為銅、鉛、鉻及鋅，原有處理設備採用平面平板式普通碳鋼極板作為可溶性極板，極板表面未經處理，極板與電源採用銅牌直接連接。原設備在運行過程中:噸水能耗較高，極板有效利用率不高，極板更換周期短，報廢極板重量多。通過本發明改造後，廢水處理設備得到明顯的改善，經過一年運行，系統處理效果穩定，運行狀態良好，出水重金屬指標穩定達到《電鍍汙染物排放標準》(GB21900—2008)。改造前後對比如表1:
[0029]表1
[0030]
【權利要求】
1.一種用於處理電鍍廢水的電化學極板，包括極板本體(1);其特徵在於，所述極板本體(1)表面上設有若干排凹坑⑵；所述凹坑⑵直徑為3—6mm，深度為2—6mm ;相鄰兩個凹坑⑵中心點之間的距離為15 — 25mm;極板本體(1)兩側的凹坑⑵與極板本體(1)偵U邊的距離為45— 55mm ;所述凹坑⑵在極板本體⑴上的密度為0.1—0.17個/cm2。
2.如權利要求1所述的電化學極板，其特徵在於，所述極板本體(1)表面上還設有若干排孔洞(4)，所述凹坑(2)與孔洞⑷的數量比為3 — 5:1 ;所述孔洞⑷直徑為4一8mm ；相鄰兩個孔洞⑷中心點之間的距離為30— 60mm ;極板本體(1)兩側的孔洞⑷與極板本體⑴側邊的距離為45— 55mm ;所述孔洞⑷在極板本體(1)上的密度為0.03—0.05個/ cm2。
3.如權利要求2所述的電化學極板，其特徵在於，所述凹坑⑵與孔洞(4)的數量比為4:1。
4.如權利要求1至3任一項所述的電化學極板，其特徵在於，所述凹坑(2)為弧形底部。
5.如權利要求4所述的電化學極板,其特徵在於,所述極板本體(1)一端設有導電桿⑶。
【文檔編號】C02F1/62GK104030406SQ201410325051
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年7月9日 優先權日:2014年7月9日
【發明者】李勇, 陳湘斌, 王合德, 左莉娜, 黎慧娟, 唐傳祥, 熊道文, 劉德華, 熊珊 申請人:中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司, 湖南中南水務環保科技有限公司