[发明专利]具有膜过滤功能的电解装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解装置，特别是涉及一种具有膜过滤功能的电解装置。

背景技术

近年来，电化学处理是物化处理技术中发展较为活跃的水处理技术之一，它主要是利用原电池原理或电解原理对废水进行处理。当前，有各种类型的电解装置和微电解装置，已应用于生活废水和工业废水等的处理中。但是，现有的电解装置在运行过程中暴露出一些问题，一是电极消耗大，电极材料污染水体；二是电极的电密度小，过电位高，工作电压较高，电能应用效率不高，能耗大；三是电解后，固液分离效果不理想，需要进行二次固液分离，工艺流程长。

金属膜，是一种孔径分布较均匀，孔径为0.01～10μm的微孔过滤膜。在膜的一侧施以适当压力，就能筛出小于孔径的溶质分子，以分离分子量大于1000道尔顿、粒径大于10nm的颗粒。过滤膜是最早开发的高分子分离膜之一，在20世纪60年代，膜过滤装置就实现了工业化。膜过滤的工业应用十分广泛，已成为新型化工工程、生物工程、食品工业单元操作之一，用于分离、浓缩、纯化生物制品、医药制品以及食品工业中；还用于血液处理、废水处理和超纯水制备中的终端处理装置。在我国已成功地利用膜过滤进行了中草药的浓缩提纯。随着技术的进步，过滤膜的筛选、分离、浓缩功能也得到不断地改进和加强，对人类社会的贡献也越来越大。

近年来，膜处理是物化处理技术中发展较为活跃的水处理技术，当前，有各类型膜过滤装置已应用于生活饮用水净化、市政废水、工业有机废水、电镀废水、油田废水等的处理中。但是，现有的膜过滤装置在运行过程中同样暴露出一些问题：一是只具有筛选功能，污染物无法进一步降解；二是产水率较低，浓缩水产生量大，运行成本较高；三是膜组件容易污染堵塞，清洗频率高、用药量大，产生污泥量大、存在对环境造成二次污染；四是产生的淡水水质较差。因此，电解技术和膜过滤分离技术都还有待进一步改进和完善。

中国专利CN102295326A公开一种水电解装置，包括电解单元、水箱、气液混合器、气液分离器、电源，电解单元包括壳体，壳体顶部开设有进水口，其下方设有阳极钛给电孔板、β-PbO2阳极催化板、固体高分子电解质膜、Pt/C阴极催化板、阴极钛给电孔板，水箱底部设有咬合接口，顶部活动设有顶盖，顶盖上设有臭氧排出管、补水口，水箱上设有臭氧水排出口，气液混合器包括混合器容器，其上设有臭氧入口、进水口、臭氧水出口，气液分离器包括分离器容器，其上设有氢气水入口、氢气排放管、排水口，电源正极与电解单元阳极相连接，电源负极与电解单元阴极相连接。

发明内容

本发明的目的是针对现有的电解装置和膜过滤装置存在功能单一、处理效果不佳、处理效率低等不足，提供一种相邻两极工作电压极低、电流密度大、能耗较小、电效率较高、没有电极消耗、能有效分离并降解水中污染物，集电解和膜过滤功能为一体的具有膜过滤功能的电解装置。

本发明设有壳体和电极组，在壳体底部设有进水口和进气口，进水口通过管道与进水管路连接；进气口通过管道与曝气装置连接；壳体上部、下部分别设有溢流口、排污口，溢流口和排污口通过管道均与外部排污管路连接；

所述电极组设有支架、阴极、阳极和出水口；所述电极组通过支架固定在壳体上，所述阴极为具有过滤分离功能的金属膜组件，所述阳极为金属阳极、合金阳极、碳阳极、钛阳极等中的一种；所述阴极的一端设有用于连接电源的连接板，连接板上设有阳极接线柱和阴极接线柱，阴极的另一端设有过滤集水管和过滤反洗管，过滤集水管与吸水泵连接，过滤反洗管依次与反洗泵、加药管连接。

所述壳体可设有内层和外层，内层可采用工程塑料内层，外层可采用钢板外层；所述壳体可为圆形壳体或方形壳体等。

所述金属膜组件中的金属膜可选自微滤膜、超滤膜、纳滤膜等中的一种。所述金属膜中的金属可选自镍、镍合金、不锈钢、钛等中的一种。

所述钛阳极表面可覆盖有纳米级贵金属氧化物涂层，所述贵金属氧化物涂层具有良好催化特性；所述纳米级贵金属氧化物涂层可采用晶粒为10～35nm的金属氧化物涂层。

所述阳极可为平板状阳极、圆弧状阳极、圆柱体阳极或网状阳极等。

所述电极组相邻两极板间的距离可为1～50mm。

所述阳极与阴极间的工作电压可为1～18V，电流密度可为1～300mA/cm²。