CN218810654U - 电极组结构及电催化电解池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体是指一种电极组结构及电催化电解池装置，一种电极组结构，包括阳极板，阳极板一侧间隔设有阴极板，阳极板和阴极板分别采用网状材料，阳极板另一侧间隔设有阴极板，阳极板和阴极板之间的最小间距在0.5mm‑1mm之间，一种电催化电解池装置，包括反应池，所述反应池内间隔设有上述所述的电极组结构，所述阳极板和阴极板分别与反应池内壁抵靠固定，反应池一侧设有进水口，另一侧设有出水口，相比现有技术，本实用新型结构巧妙、电极组结构中阴阳极之间间距极小、耗电功率低、电催化效果好。

Description

电极组结构及电催化电解池装置

本申请要求2021年11月18日提交的中国专利申请号为2021113657079，发明名称是电极组结构及电催化电解池装置的优先权。

技术领域

本实用新型涉及废水处理技术领域，具体是指一种电极组结构及电催化电解池装置。

背景技术

随着环保形势日益严峻，实现废水零排放已经成为企业可持续发展的必要条件，电化学水处理技术作为一种高效、清洁、环境友好的水处理技术，因其可选极板种类多、无需投加化学药剂、工作条件可控性好、水质适应性强等优势，而越来越被重视，并进行深入研究和推广应用，经检索，中国专利CN211946390U公开了一种用于废水COD降解的电催化氧化装置，包括：反应池，反应池两端分别设置有进水阀、产水阀；阴极板，为竖直平行设置的多个；阳极板，为设置在阴极板之间的多个；电源柜，具有阴阳两极，分别与阴极板、阳极板电连接；其中，废水从进水阀进入反应池，向上流动从部分阴极板顶部穿过，向下流动从另一部分阴极板底部穿过，从阳极板水平穿透后由产水阀排出，所述阴极板的两侧与反应池相接，部分阴极板的底部与反应池的底部相接，另一部分阴极板的底部高于反应池的底部，顶部高于其他阴极板的顶部；以实现所述废水从部分阴极板顶部穿过，从另一部分阴极板底部穿过，上述专利的不足：一是上述专利中废水只能从阴阳极之间流过，阴阳极之间需要留出通道，以便废水通过时畅通，这使得阴阳极之间的间距不能设置过小，一般在10毫米或以上； 阴阳电极板在电解池中均匀分布，不成电极组结构，同时所有相邻阴阳电极之间的间距相同，在现有技术中电催化要达到所需电流密度要求的电压高，因此耗电高，电催化效率低。

发明内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术不足，提供一种结构巧妙、电极组结构中阴阳极之间间距极小、耗电功率低、电催化效果好的电极组结构及电催化电解池装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种电极组结构，包括阳极板，所述阳极板一侧间隔设有阴极板，其特征在于：所述阳极板和阴极板分别采用网状材料，所述阳极板和阴极板之间的最小间距在0.5mm-1mm之间，以利于废水可以穿过阳极板和阴极板的网孔，阳极板和阴极板可水平设置或垂直设置，阳极板和阴极板之间间距可设置极小，通过缩小电极组结构中阳极板和阴极板之间的间距，来降低电耗。

本实用新型所述阳极板另一侧间隔设有阴极板，以利于增加一个阴极板，进一步降低电压，降低电耗。

本实用新型所述阳极板的材质和阴极板的材质分别为钛金属，阳极板表面设有催化剂涂层，所述催化剂涂层与阳极板固定连接，以利于提高废水处理效率。

一种电催化电解池装置，包括反应池，其特征在于：所述反应池内从左至右间隔设有上述所述的电极组结构，所述阳极板的前后两端与反应池的内壁抵靠固定，阳极板的下端与反应池的底板抵靠固定，所述阴极板的前后两端与反应池的内壁抵靠固定，阴极板的下端与反应池的底板抵靠固定，所述阳极板和阴极板分别与电源连接，所述反应池左侧设有左进水口，反应池右侧设有右出水口，水流由左进水口进入反应池依次垂直穿过每个电极组结构的阳极板、阴极板从右出水口流出，以利于水流均布，降低耗电功率，电催化效果好。

一种电催化电解池装置，包括反应池，其特征在于：所述反应池内从下至上间隔设有上述所述的电极组结构，所述阳极板的前后两端和左右两端分别与反应池内壁抵靠固定，所述阴极板的前后两端和左右两端分别与反应池内壁抵靠固定，所述阳极板和阴极板分别与电源连接，所述反应池下端设有下进水口，反应池上端设有上出水口，水流由下进水口进入反应池依次垂直穿过每个电极组结构的阳极板、阴极板从上出水口流出，以利于水流均布，降低耗电功率，电催化效果好。

本实用新型由于采用上述结构，具有结构巧妙、电极组结构中阴阳极之间间距极小、耗电功率低、电催化效果好等优点。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图2是本实用新型的另一种结构示意图。

附图标记：阳极板1，阴极板2，反应池3，电极组结构4，左进水口5，右出水口6，下进水口7，上出水口8。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。

一种电极组结构，包括阳极板1，所述阳极板1一侧间隔设有阴极板2，其特征在于：所述阳极板1和阴极板2分别采用网状材料，所述阳极板1和阴极板2之间的最小间距在0.5mm-1mm之间，以利于废水可以穿过阳极板和阴极板的网孔，阳极板和阴极板可水平设置或垂直设置，阳极板和阴极板之间间距可设置极小，通过缩小电极组结构中阳极板和阴极板之间的间距，来降低电耗。

本实用新型所述阳极板1另一侧间隔设有阴极板2，所述阴极板2采用网状材料，以利于增加一个阴极板，进一步降低电压，降低电耗。

本实用新型所述阳极板1的材质和阴极板2的材质分别为钛金属，阳极板1表面设有催化剂涂层，所述催化剂涂层与阳极板1固定连接，以利于提高废水处理效率。

一种电催化电解池装置，包括反应池3，其特征在于：所述反应池3内从左至右间隔设有上述所述的电极组结构4，所述阳极板1的前后两端与反应池3的内壁抵靠固定，阳极板1的下端与反应池3的底板抵靠固定，所述阴极板2的前后两端与反应池3的内壁抵靠固定，阴极板2的下端与反应池3的底板抵靠固定，所述阳极板1和阴极板2分别与电源连接，所述反应池3左侧设有左进水口5，反应池3右侧设有右出水口6，水流由左进水口5进入反应池3依次垂直穿过每个电极组结构4的阳极板1、阴极板2从右出水口6流出，以利于水流均布，降低耗电功率，电催化效果好。

一种电催化电解池装置，包括反应池3，其特征在于：所述反应池3内从下至上间隔设有上述所述的电极组结构4，所述阳极板1的前后两端和左右两端分别与反应池3内壁抵靠固定，所述阴极板2的前后两端和左右两端分别与反应池3内壁抵靠固定，所述阳极板1和阴极板2分别与电源连接，所述反应池3下端设有下进水口7，反应池3上端设有上出水口8，水流由下进水口7进入反应池3依次垂直穿过每个电极组结构4的阳极板1、阴极板2从上出水口8流出，以利于水流均布，降低耗电功率，电催化效果好。

本实用新型中给出的电极组结构有两种，一种由一个阳极板和一个阴极板组成；另一种由一个阳极板和两个阴极板组成，阳极板位于两个阴极板中间，两个阴极板结构相同，阳极板与每个阴极板的间距相同；本实用新型中阳极板是钛金属丝网材料带有多元金属催化剂涂层，阴极板为钛金属丝网材料，以电极组结构采用一个阳极板和两个阴极板的组合为例，电极组结构置于反应池中的配置方式有两种，一种如附图1，电极组结构垂直、间隔地设置在反应池中，每一个电极组结构中，阳极板的前后两端与反应池的内壁抵靠固定，阳极板的下端与反应池的底板抵靠固定，阴极板的前后两端与反应池的内壁抵靠固定，阴极板的下端与反应池的底板抵靠固定，阳极板和阴极板分别与电源连接，使用时，废水从反应池左侧下端的左进水口进入反应池，水流从左向右依次垂直穿过每一组电极组结构的阳极板和阴极板的网孔，从反应池右侧上端的右出水口流出；另一种如附图2，电极组结构水平、间隔地设置在反应池中，反应池上端的端盖可打开，放入电极组结构，每一个电极组结构中，阳极板的前后两端和左右两端分别与反应池内壁抵靠固定，阴极板的前后两端和左右两端分别与反应池内壁抵靠固定，将阳极板和阴极板分别与电源连接，上出水口可设置在端盖上，使用时，废水从反应池下端的下进水口进入反应池，水流从下至上依次垂直穿过每一组电极组结构的阳极板和阴极板的网孔，从反应池上端的上出水口流出；本实用新型中每个电极组结构中的阳极板和阴极板均为网状结构，能够以减小电极组结构中阳极板和阴极板之间的间距，在相同电流密度下，降低所需电压从而降低电能耗，并达到降解COD的效果，下面以电催化降解COD为例，给出现有技术中的电解池和本实用新型中电解池结构的实验对比，

以下实验中使用的废水都是来自同一废水源，其含盐量一致，另外，现有技术中的电解池的电极组结构采用的平板式的阴阳电极，平板式的阴阳电极与废水的水流方向平行，本实用新型中的电极组结构采用的网状阴阳电极板，网状阴阳电极板与废水的水流方向垂直，在实验中控制电流密度不变条件下，平板式的阴阳电极和网状阴阳电极板的电极面积都按其几何尺寸计算，结果如下：

表格1给出了现有技术中的电解池的实验条件与实验数据，现有技术中的电解池采用一个阳极和一个阴极间隔设置的电极结构，反应池中设置了三个阳极、四个阴极，阳极和阴极间隔设置，阳极和阴极均是实心板，废水从阳极和阴极之间的间隙流过，阳极和阴极之间的间距为10mm，

表格2给出了本实用新型中一个阳极板和一个阴极板的电极组结构，反应池中间隔设置两个电极组结构，每个电极组结构中的阳极板和阴极板之间的间距为2 mm的实验条件与实验数据，

表格3给出了本实用新型中一个阳极板和两个阴极板的电极组结构的实验条件与实验数据，其中实验一中反应池中间隔设置两个电极组结构，每个电极组结构中阳极板与其两侧的阴极板的间距分别为1mm，实验二反应池中间隔设置两个电极组结构，每个电极组结构中的阳极板和与其两侧的阴极板的间距分别为2mm，

表格1：

表格2：

表格3：

观察上述实验结果，我们可以得出以下结论：

结论一：比较表格1和表格2中的数据，在其他条件相同的情况下，表格1中阳极和阴极之间的间距为10mm，电压为5.4V，COD的初始值为245mg/L，20分钟后，废水中的COD为91mg/L；表格2中每个电极组结构中阳极板和阴极板的间距为2mm，电压为4.6V，COD的初始值为265mg/L，20分钟后，废水中的COD为87 mg/L，可以清楚看到，当阴阳电极间距从10mm降到2mm能够使电压明显下降，从而实现降低电能消耗，同时COD的降解效率稍高，本实用新型中阳极板和阴极板采用网状结构，废水水流可穿过阳极板和阴极板的网孔，可使得电极组结构中阳极板和阴极板之间间距缩小，降低电能耗，达到更好的电催化效果；

结论二：比较表格2和表格3实验二中的数据，表格2采用一个阳极板和一个阴极板的电极组结构，表格3采用一个阳极板和两个阴极板的电极组结构，在其他条件相同的情况下，表格2中的电压为4.6V，COD的初始值为265mg/L，20分钟后，废水中的COD为87mg/L，表格3实验二的电压为3.9V，COD的初始值为265mg/L，20分钟后，废水中的COD为103mg/L，COD降解效果接近，两者的电流值均为0.021A/cm²，可以看出增加了一个阴极板，电压从4.6V降至3.9V，电耗降低了15%；

结论3，比较表格3中的实验一与实验二中的数据，实验一中电极组结构中阳极板和阴极板的间距为1mm，实验二中电极组结构中阳极板和阴极板的间距为2mm，在其他条件相同的情况下，实验一的电压为3.6V，COD的初始值为265mg/L，20分钟后，废水中的COD为102mg/L，实验二的电压为3.9V，COD的初始值为265mg/L，20分钟后，废水中的COD为103mg/L，可以看出，当电极组结构中阳极板和阴极板的间距从1mm变成2mm，电压从3.6V升至3.9V，而COD降解效果接近，这就说明，缩短电极组结构中阳极板和阴极板之间的间距，能够大大降低电压，进而降低能耗，降低操作费用。

本实用新型由于采用上述结构，具有结构巧妙、电极组结构中阴阳极之间间距极小、耗电功率低、电催化效果好等优点。

Claims (5)

1.一种电极组结构，包括阳极板，所述阳极板一侧间隔设有阴极板，其特征在于：所述阳极板和阴极板分别采用网状材料，所述阳极板和阴极板之间的最小间距在0.5mm-1mm之间。

2.根据权利要求1所述的一种电极组结构，其特征在于：所述阳极板另一侧间隔设有阴极板。

3.根据权利要求1或2所述的一种电极组结构，其特征在于：所述阳极板的材质和阴极板的材质分别为钛金属，阳极板表面设有催化剂涂层，所述催化剂涂层与阳极板固定连接。

4.一种电催化电解池装置，包括反应池，其特征在于：所述反应池内从左至右间隔设有上述权利要求1或2所述的电极组结构，所述阳极板的前后两端与反应池的内壁抵靠固定，阳极板的下端与反应池的底板抵靠固定，所述阴极板的前后两端与反应池的内壁抵靠固定，阴极板的下端与反应池的底板抵靠固定，所述阳极板和阴极板分别与电源连接，所述反应池左侧设有左进水口，反应池右侧设有右出水口，水流由左进水口进入反应池依次穿过每个电极组结构的阳极板、阴极板从右出水口流出。

5.一种电催化电解池装置，包括反应池，其特征在于：所述反应池内从下至上间隔设有上述权利要求1或2所述的电极组结构，所述阳极板的前后两端和左右两端分别与反应池内壁抵靠固定，所述阴极板的前后两端和左右两端分别与反应池内壁抵靠固定，所述阳极板和阴极板分别与电源连接，所述反应池下端设有下进水口，反应池上端设有上出水口，水流由下进水口进入反应池依次穿过每个电极组结构的阳极板、阴极板从上出水口流出。

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