CN205035475U

CN205035475U - 一种可调式组合电极

Info

Publication number: CN205035475U
Application number: CN201520796954.8U
Authority: CN
Inventors: 朱君秋; 吴允苗; 左娟; 胡艳玲; 林清钦
Original assignee: Xiamen University of Technology
Current assignee: Xiamen University of Technology
Priority date: 2015-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2016-02-17
Anticipated expiration: 2025-10-15

Abstract

本实用新型涉及电化学技术领域，特别地涉及一种可调式组合电极。本实用新型公开了一种可调式组合电极，包括至少一导电柱、若干导电横梁和若干电极片，所述导电横梁可滑动地设置在所述导电柱上，所述电极片设置在所述导电横梁上，且所述若干电极片通过无缝对接而构成一个组合电极。本实用新型使用灵活，电极利用率高，运行成本低，应用广泛，可将多种不同电化学性能的电极同时组合在一起，达到性能互补效果，满足某些特殊电化学领域的应用要求，解决单一电极难以解决或者效率低下等问题。

Description

一种可调式组合电极

技术领域

本实用新型属于电化学技术领域，具体地涉及一种可调式组合电极。

背景技术

有色金属的提取是全国重要的支柱产业。湿法电解（电沉积）是有色金属提取领域的主要方法和未来发展方向之一。电极是湿法电解（电沉积）中的关键材料，称之为电化学体系的“心脏”。因此，电极材料的选择和制备一直是湿法电解工业和电化学工业的一个难题和竞相研究的重要课题。目前用于湿法冶金的不溶性阳极材料主要以铅基合金电极（简称铅电极）和钛基涂层电极（简称钛电极）为主。

湿法电解用的电极片面积都很大，一般在0.5平方米以上。在使用过程中，经常出现阴极阳极接触短路，而导致阳极接触点部位失效；或者是电流分布不均匀导致电流密度高的地方优先失效等问题。例如，如在锌电积过程，铅合金阳极下端容易与槽底的阳极泥接触导致短路，因此电极阳极的边缘和下端会快速被腐蚀掉。生产中为了保证阴极电流的均匀性，需要将这些阳极更换掉。但实际上这些被更换掉的阳极其70%以上面积还是完好的。换言之，电极的有效利用率约为30%。这对于生产企业来讲，无疑是重大的资源浪费。如果能将剩余70%的阳极面积充分利用起来，将会为企业节省大量的成本。

电化学方法处理污水已成为目前处理污水的重要手段。例如在含苯酚废水，印染废水等电化学处理等领域，研究人员尝试过各种各样的电极材料。电极材料的性能是核心，单一的电极材料表现都不是很理想。因为不同电极因电化学性能的差异，在处理污水时对污水中污染物的降解机理不同。因此，有必要开发能集成不同性能的电极材料于一身，利用各电极材料间的性能优势互补，起到达到快速处理污水的新型电极。

发明内容

本实用新型目的在于为解决上述问题而提供一种电极利用率高，运行成本低，可将多种不同电化学性能的电极同时组合在一起的可调式组合电极。

为此，本实用新型公开了一种可调式组合电极，包括至少一导电柱、若干导电横梁和若干电极片，所述导电横梁可滑动地设置在所述导电柱上，所述电极片设置在所述导电横梁上，且所述若干电极片通过无缝对接而构成一个组合电极。

进一步的，还包括导电棒，所述导电柱一端固定在导电棒上。

更进一步的，所述导电横梁相互平行。

更进一步的，所述导电柱沿长度方向设有等间距的第一螺孔，所述导电横梁沿长度方向设有适配于第一螺孔的等间距的第二螺孔，所述电极片上设有适配于第二螺孔的第三螺孔，所述导电横梁通过螺栓穿过第一螺孔和第二螺孔垂直固定在所述导电柱上，所述电极片通过螺栓穿过第二螺孔和第三螺孔固定在导电横梁上。

更进一步的，所述螺栓由金属钛、钽、铌或它们的合金材料制成。

更进一步的，所述螺栓由塑料制成。

进一步的，所述电极片为矩形电极片。

进一步的，所述电极片的大小全部相同或部分相同或都不同。

进一步的，所述电极片的材质全部相同或部分相同或都不同。

进一步的，所述导电棒、导电柱和导电横梁由金属钛、钽、铌或它们的合金材料制成。

本实用新型的有益技术效果：

1.可自由调节两导电横梁的间距，满足不同尺寸的电极片的安装，可自由调节总面积的大小，满足不同应用场合对电极面积的要求，使用灵活，应用广泛。

2.可将多种不同电化学性能的电极同时组合在一起，达到性能互补效果，满足某些特殊电化学领域的应用要求，解决单一电极难以解决或者效率低下等问题。

3.当某一电极片局部腐烂或失效时，可以将其单独进行更换。可以将更换下来的旧电极的失效部裁减掉，得到可能继续使用的更小的电极片，从而提高电极利用率，降低运行成本。

附图说明

图1为本实用新型实施例的导电棒、导电柱及导电横梁装配图；

图2为本实用新型实施例的导电横梁结构图；

图3为本实用新型实施例的结构图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1至图3所示，一种可调式组合电极，包括至少一导电柱2、若干导电横梁4和若干电极片6，导电横梁4可滑动地设置在导电柱2上，电极片6设置在导电横梁4上，且所述若干电极片6通过无缝对接而构成一个组合电极。

进一步的，还包括导电棒1，导电柱2一端固定在导电棒1上。

本具体实施例中，导电棒1的数量为1根，导电柱2的数量为2根，导电横梁4的数量为4根，导电棒1、导电柱2和导电横梁4由金属钛、钽、铌或它们的合金材料制成，导电柱2一端垂直固定在导电棒1上，2根导电柱2相互平行（当然，在其它实施例中，也可以不平行），导电柱2沿长度方向设有等间距的第一螺孔3，导电横梁4沿长度方向设有适配于第一螺孔3的等间距的第二螺孔5，导电横梁4通过螺栓8穿过第一螺孔3和第二螺孔5垂直设置在导电柱2上，导电横梁4相互平行（当然，在其它实施例中也可以不平行，只要跟电极片6的形状适配就可以），相邻两导电横梁4的间距可以自由调节，可以调节成全部不同或全部相同或部分相同或。电极片6的形状为矩形（方便制造，当然在其它实施例中，也可以是可以其它形状，如三角形或梯形等便于相互进行无缝对接的形状），其大小可以是全部相同或部分相同或都不同，材质可以是全部相同或部分相同或都不同。电极片6上设有适配于第二螺孔5的第三螺孔7，电极片4通过螺栓8穿过第二螺孔5和第三螺孔7固定在导电横梁4上组成一个大的组合电极。

具体的，所述螺栓8由金属钛、钽、铌或它们的合金材料制成，可以进行导电，充当电极片6和导电横梁4之间的导电连接体，则电极片6与导电横梁4无需一定要良好接触。螺栓8也可以由塑料制成，耐腐蚀性好，成本低，但由于其不能导电，所以电极片6与导电横梁4必须良好接触。

当然，在其它实施例中，为了实现导电横梁4可滑动地设置在导电柱2上，导电柱2的第一螺孔3可以换成沿导电柱2长度方向设置的第一滑槽，导电横梁4上的第二螺孔5可以换成沿导电横梁4长度方向的第二滑槽。

实施例1

在实验室条件下，采用30块相同规格(10cm×5cm)的铅银合金材制成的电极方片，组成大面积（50cm×30cm）的组合电极。进行电积锌实验。电解液体系为硫酸锌电解液体系。电流密度为500A/m²，电解液温度控制在37±2℃，采用循环供液方式平衡电解液中的锌离子浓度。电积周期为8小时。每隔半个月检查电极块的失效情况。出现局部腐烂的电极块，将其取出，裁剪去腐蚀部分，裁剪小的电极片再次安装继续使用，同时以全新的电极片来弥补裁剪去的面积。记录每次剪裁掉的腐蚀电极的面积；阳极更换的全新电极片的面积。当更换用的全新电极片的面积总和等于组合阳极的总面积(50cm×30cm)时，视为失效。

在相同的电极锌条件下，对传统整片电极(50cm×30cm)进行电积锌实验。当电极片腐蚀面积达到20%以上时，对阴极电流均匀性影响逐渐加剧，通过测试阴极沉积的锌的厚度差较大，电解液中铅离子浓度急剧升高，当电极面积有25%已腐蚀时，已不能正常生产。将此时视为阳极失效。

对比两组电极从开始到时效所生产的锌皮的重量。结果表面采用组合电极生产的锌皮重量是传统整片电极的2.51倍。即采用组合电极生产吨锌成本是传统整片阳极的40%。以年产1万吨的电锌企业计算，可节约阳极成本180万。

实施例2

在实验室条件下，采用不同规格(20cm×5cm；15cm×5cm；10cm×5cm；5cm×5cm规格的各6块)的铅银合金材制成的矩形电极片，组成大面积（50cm×30cm）的组合电极，进行电积锌实验。电解液体系为硫酸锌电解液体系。电流密度为500A/m²，电解液温度控制在37±2℃，采用循环供液方式平衡电解液中的锌离子浓度。电积周期为8小时。每隔半个月检查电极块的失效情况。出现局部腐烂的电极块，将其取出，裁剪去腐蚀部分，裁剪小的电极片再次安装继续使用，同时以全新的电极片来弥补裁剪去的面积。记录每次剪裁掉的腐蚀电极的面积；阳极更换的全新电极片的面积。当更换用的全新电极片的面积总和等于组合阳极的总面积(50cm×30cm)时，视为失效。

对比两组电极从开始到时效所生产的锌皮的重量。结果表面采用组合电极生产的锌皮重量是传统整片电极的2.8倍。即采用组合电极生产吨锌成本是传统整片阳极的35.7%。以年产1万吨的电锌企业计算，可节约阳极成本192万。

同时相比之下采用部分不同规格的电极组成的大面积组合电极，可获得更好的效果。这主要是因为大面积电极片在局部失效后进行裁剪，仍能得到较大面积的矩形方片，且能根据实际需要裁剪成大小规格的电极片，因此利用率提高。但采用相同规格的电极片也有优点，即标准化的生产矩形电极片，在电极的生产相对简单，失效电极更换也相对方便。

实施例3

进行了三组电极在印染废水电解脱色处理实验，印染废水来某自纺织厂。

第一组电极:采用组合电极。安装了两种不同材料制成的电极，一种是析氯型钛阳极（Ti/RuO₂-TiO₂），一种是析氧型钛阳极（IrO₂-Ta₂O₅）。两种阳极的面积之比为1:1。采用相同规格(5cm×5cm)的矩形电极块，析氯型和析氧型阳极各6块，采用相间排列方式组成面积为30cm×20cm的组合电极。

第二组电极:采用传统整片（30cm×20cm）的析氯型电极（Ti/RuO₂-TiO₂电极）。

第三组电极：采用传统整片（30cm×20cm）的析氧型电极（IrO₂-Ta₂O₅电极）。

电解条件相同如下：阳极电流密度300A/m²，印染废水中加入5g/L的NaCl。阴极为不锈钢。阴阳极间距为3cm。

采用第一组阳极，印染废水脱色时间最短为45min，其次是第二组为60分钟，第三组最长为79分钟。该结果说明采用组合电极获得了最佳的效果。其原理在于：采用组合电极进行印染废水电解时，析氯型阳极因具有较低的析氯过电位，容易电解生产次氯酸钠，次氯酸钠能将印染废水总部分染料氧化，生成无色物质；而析氧型阳极能够产生初生态的氧原子，可以氧化那些次氯酸钠难以氧化的染料，同时析氧型阳极有较高的过电位，部分有机物在高过电位下能够在阳极表面直接还原。二者相互补充，因此能够表象出最佳的效果。

因此在污水处理方面，可以在同一组合电极中，安装多组性能各不相同的电极材料，利用各电极材料间的性能优势互补，起到高效处理废水的作用。例如将含RuO₂的析氯电极，与高过电位的铅合金阳极，石墨电极，以及钛基氧化铅涂层电极等等集合在同一组合电极上，根据应用领域，有针对性的调整不同阳极间的面积比等。达到快速处理污水的效果。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种可调式组合电极，其特征在于：包括至少一导电柱、若干导电横梁和若干电极片，所述导电横梁可滑动地设置在所述导电柱上，所述电极片设置在所述导电横梁上，且所述若干电极片通过无缝对接而构成一个组合电极。

2.根据权利要求1所述的可调式组合电极，其特征在于：还包括导电棒，所述导电柱一端固定在导电棒上。

3.根据权利要求1或2所述的可调式组合电极，其特征在于：所述导电横梁相互平行。

4.根据权利要求3所述的可调式组合电极，其特征在于：所述导电柱沿长度方向设有等间距的第一螺孔，所述导电横梁沿长度方向设有适配于第一螺孔的等间距的第二螺孔，所述电极片上设有适配于第二螺孔的第三螺孔，所述导电横梁通过螺栓穿过第一螺孔和第二螺孔垂直固定在所述导电柱上，所述电极片通过螺栓穿过第二螺孔和第三螺孔固定在导电横梁上。

5.根据权利要求4所述的可调式组合电极，其特征在于：所述螺栓由金属钛、钽、铌或它们的合金材料制成。

6.根据权利要求4所述的可调式组合电极，其特征在于：所述螺栓由塑料制成。

7.根据权利要求1所述的可调式组合电极，其特征在于：所述电极片为矩形电极片。

8.根据权利要求1所述的可调式组合电极，其特征在于：所述电极片的大小全部相同或部分相同或都不同。

9.根据权利要求1所述的可调式组合电极，其特征在于：所述电极片的材质全部相同或部分相同或都不同。

10.根据权利要求1所述的可调式组合电极，其特征在于：所述导电棒、导电柱和导电横梁由金属钛、钽、铌或它们的合金材料制成。