一種清潔DSA電極附著物的方法與流程
2023-07-27 00:43:53 3
本發明屬於DSA電催化高級氧化法處理汙水技術領域，特別涉及一種清潔DSA電極附著物的方法。
背景技術：
目前，水體富營養化是中國湖泊面臨的一大問題，而DSA電催化高級氧化法是一種高效的處理方法，該方法的原理是：通過DSA電極板電解水產生大量的羥基及自由基(·HO)，其氧化能力極強，與大多數有機汙染物都可以發生快速的鏈式反應，無選擇性地把有害物質氧化成CO2、H2O或礦物鹽，無二次汙染。運用這種辦法，水體的有機物與氮磷元素等指標都有了明顯的下降。
而這一技術的核心就是電極板，隨著電極板在汙水中的長久工作，水中過量的磷酸根離子、碳酸根離子、羥基自由基會與水中的鈣鎂離子形成不同的磷酸化合物、碳酸化合物與羥基化合物等物質的混合物，通過對這類結晶進行初步分析，主要包括針狀的磷酸銨鎂(MgNH4PO4)和大面積附著的碳酸鈣(Ca2CO3)，還主要包括MgNH4PO4、Mg3(PO4)2、Ca3(PO4)2和Mg(OH)2等之類的磷酸鹽、碳酸鹽與羥基化合物，這類混合物大量附著在電極板上，影響電極板的催化活性，從而導致去汙效果的明顯下降。
要想去除上面的結晶物，若採用一般的物理方法，不僅達不到有效的清潔效果，還會機械性損傷電極板，徹底影響電催化活性，造成不可挽回的後果。
現如今，市面上對DSA電極的主要清理方法有超聲波震蕩，這種方法需要進行大量的初步處理，才能達到良好的處理效果；除此以外，在清洗過程中會發生空化作用而產生上千個大氣壓力破壞不溶性汙物，但同時也會對DSA電極板原件產生破壞，使電極板留下劃痕，而且超聲波清洗機器價格昂貴。
除了超聲波外，除垢劑也是一種常見的方法。除垢劑的主要成分都是弱酸，但是由於其用量的多少隨汙垢的量而定，一般每噸水加藥五十至一百公斤才能做到有效的清潔，不僅投入量大，而且除垢效果並未十分理想，這樣電極板後期再次投入使用會很大程度上影響工作效率。
技術實現要素：
本發明提供了一種清潔DSA電極附著物的方法，該方法清潔效果好、清潔安全，對電極板以及塗層做到零影響，滿足了對DSA電極板催化活性的維護和持續長久的利用，
本發明採取的具體方案為：
(1)測量附著物的總質量，
可按照常規方法，先將有附著物的DSA電極進行稱重，再對同等規格的DSA電極進行稱重，兩者相減即得附著物的總重量；
(2)配置鹽酸溶液，
按照HCl：附著物為2:1的質量比將HCl溶於水中配成鹽酸，水的用量為HCl的3倍重，
作為優選：附著物的量為0.05kg，對此取0.1kg的HCl加入到300ml水中，
(3)常溫(25℃)下，將DSA電極放入乾淨的去離子水中，用玻璃棒充分蘸取步驟(2)中配製的鹽酸溶液後，在相鄰的DSA電極板之間移動，即完成對DSA電極附著物的清潔，
本發明中選用具有片狀結構電極板的DSA電極(如附圖所示)，該結構能結合本發明中的具體操作起到協同的短時、高效清潔效果，相鄰電極板之間的距離為1.4至1.8cm，
操作時，確保DSA電極板上的附著物以及玻璃棒上蘸有鹽酸的部分均浸沒於水中，且控制DSA電極板上的附著物與玻璃棒上蘸有鹽酸的部分大致位於同一水平位置上，
玻璃棒在DSA相鄰電極板之間移動的過程中接近電極板但不與之觸碰，玻璃棒在兩板之間的移動速度為4至6cm/s，在相鄰的DSA電極板之間循環移動兩次即可，
完成後將玻璃棒取出並用無菌棉布抹去玻璃棒表面的層狀結晶物後對玻璃棒清洗，再重複步驟(3)或結束清潔操作。
本發明的有益效果為：本發明的清潔方法中，藥物用量少、成本極低；可以針對電極反應單元做到快速有效的清潔，相對於普通方法節省人力物力；由於鹽酸用量極少、操作溫和，不會對電極板產生腐蝕和破壞，實現了對電極板最大程度的保護與循環利用。
附圖說明
圖1為本發明中選用的具有片狀結構電極板的DSA電極的示意圖。
具體實施方式
實施例1
(1)先將片狀結構電極板(相鄰電極板之間的距離均為1.5cm)上附有附著物的一組DSA電極反應單元進行稱重為3.65kg，再對同等規格的一組DSA電極反應單元進行稱重為3.60kg，兩者相減為0.05kg，即附著物的總重量，經分析：附著物組成按重量百分數計算為45.6％的磷酸銨鎂(MgNH4PO4)、39.2％的碳酸鈣(Ca2CO3)、5.8％的MgNH4PO4、4.0％的Mg3(PO4)2、1.8％的Ca3(PO4)2、1.3％的Mg(OH)2，其餘為其他雜質；且為了實驗需要，附著物在電極板上為連續分布的規則矩形面，水平橫向寬度與下述步驟(3)中所用玻璃棒粗細的比值為30：1；
(2)按照HCl：附著物為2:1的質量比，將0.1kg的HCl溶於300ml水中配成鹽酸；
(3)常溫(25℃)下，將步驟(1)中電極片上附有附著物的那組DSA電極反應單元豎直放入乾淨的去離子水中且確保DSA電極板上的附著物浸沒於水中；採用具有足夠長度的玻璃棒充分蘸取步驟(2)中配製的鹽酸溶液(控制玻璃棒蘸有鹽酸部分的長度與附著物的縱向深度相等)後，也快速豎直插入該去離子水中並控制棒底端與附著物底部齊平，玻璃棒投射在附著物面的中部，並迅速在相鄰的電極板之間以垂直於電極板的方向循環移動兩次，移動速度為5cm/s，始終控制玻璃棒與電極板平行，且玻璃棒在移動過程中接近電極板(附著物)但不與之觸碰，以免撞擊到電極板造成損傷；
完成後將玻璃棒取出並用無菌棉布抹去玻璃棒表面的層狀結晶物後對玻璃棒清洗，再重複步驟(3)中玻璃棒的操作，對其他相鄰的電極板進行清理。
清潔完成並乾燥後對該DSA電極反應單元進行稱量，經計算，本實施例中附著物的總去除率達到97.6％；且電極板表面無凹坑、劃痕等破壞痕跡，不影響DSA電極板的後續使用。
申請人猜想，可能是由於玻璃棒在相鄰電極板之間的移動，使鹽酸在轉移至去離子水的過程中被賦予了一定的動能，而相鄰電極板之間距離不長，鹽酸撞擊到電極板(或附著物)後又可能受到較強的反彈作用而在相鄰電極板之間多次來回地被彈擊，因此鹽酸雖少，但是可以持續、充分地在該區域內運動並與附著物接觸，也就對沉積下來的附著物有了最大程度的清除效果。
對比實施例1
將與實施例1中同等情況的有附著物的DSA電極反應單元進行超聲波震蕩清潔，在確保不對電極板表面產生明顯影響的前提下，將超聲波參數調整到最佳的清潔效果且確保超聲波覆蓋附著物區域，在超聲波震蕩處理的過程中每隔15分鐘檢測電極板上附著物的殘留量直至檢測數據不變時停止超聲。
最終附著物的總去除率僅為68.4％。
對比實施例2
相比於對比實施例1，本方案中不考慮超聲波震蕩對電極板表面的影響，將超聲調整至作用強烈，同樣在超聲波震蕩處理的過程中每隔15分鐘檢測電極板上附著物的殘留量直至檢測數據不變時停止超聲。
最終附著物的總去除率為92.1％；但清潔後電極板表面平整度下降，出現大面積的細小凹坑。