[实用新型]一种SPE电解槽的布水结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及环境保护领域水处理工业技术领域，尤其是涉及一种SPE电解槽的布水结构。 

背景技术

许多工业废水可生化性差，此外包含大量氨、氰、酚类、吡啶、喹啉等众多无机及芳香族有毒有害物质，难于生化降解。电化学高级氧化是处理此类工业废水的有效方法，电化学氧化利用电极表面产生的自由基(如羟基自由基直接氧化)或生成的氧化剂(如次氯酸间接氧化)，可有效氧化降解水中有机污染物。此外，阴极可以在较低的电势下，在阴极发生电催化还原水中质子产氢。然而，较高能耗一致是困扰电氧化技术应用于废水处理的瓶颈，并且由于传统电解槽的开放式设计，阴极产氢无法有效的回收。 

本实用新型采用基于SPE质子交换膜改进设计的电解池有效减小了电极间距并降低能耗，规避了向原水添加支持电解质而产生的成本增加问题，并利用质子交换膜阻隔阴阳极室，有效分离了阳极产氯气、氧气与阴极所产氢气。然而，由于质子交换膜无法避免阳离子从阳极向阴极的渗透，因此，阴极在发生H⁺还原产氢的同时，有大量的OH^－离子与Na⁺、Ca²⁺等阳离子结合生成碱(反应式)。尽管利用液体阴极设计可有效降低在阴极发生碱性沉淀物结垢(如Ca(OH)₂、NaOH等)，但长时间运行仍旧会带来质子交换膜在阴极侧的结垢风险，降低质子交换膜电导率与阴极电化学面积。 

此外，由于质子交换膜的分隔，阳极在电氧化过程因产生大量H⁺使得阳极pH降低，而阴极因大量产氢消耗H⁺，使得H⁺浓度降低pH升高，带来浓差电位。为 克服浓差电位并维持电流强度，必须将SPE电解槽槽压升高，由此导致能耗增加。如若外加酸碱调节阴阳极pH又势必增加运行成本，带来后续处理水脱盐的压力。因此，需利用合理的SPE电解槽运行方式调节SPE阴、阳两极之间因离子交换膜分隔产生的pH浓差。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种新型的SPE电解槽的布水结构，解决上述问题。 

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下： 

一种SPE电解槽的布水结构，包括集水槽、离子交换膜和在所述离子交换膜两侧的阳极室和阴极室；所述离子交换膜材料为阴离子交换膜或阳离子交换膜；所述阳极室上设有阳极进水口和阳极出水口，所述阴极室上设有阴极进水口和阴极出水口，所述集水槽上设有集水槽进水口和集水槽出水口； 

待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到处理后的处理水。 

所述阳极室包括阳极端板、多孔阳极支撑材料和阳极催化层，所述阳极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阳极流场槽，所述阳极流场槽的进水端设有所述阳极进水口，所述阳极流场槽的出水端设有所述阳极出水口；所述阳极催化层和所述多孔阳极支撑材料密封设置在所述阳极端板与所述离子交换膜之间；所述阳极催化层位于所述离子交换膜与所述多孔阳极支撑材料之间，并且紧贴在所述多孔阳极支撑材料上；所述多孔阳极支撑材料上设有阳极集流体，所述阳极集流 体密封伸出所述阳极端板与所述离子交换膜之外； 

所述阴极室包括阴极端板和多孔阴极催化材料，所述阴极端板上面向所述离子交换膜的一侧设有阴极流场槽，所述阴极流场槽的进水端设有所述阴极进水口，所述阴极流场槽的出水端设有所述阴极出水口；所述多孔阴极催化材料密封设置在所述阴极端板与所述离子交换膜之间；所述多孔阴极催化材料上设有阴极集流体，所述阴极集流体密封伸出所述阴极端板与所述离子交换膜之外。 

待处理的废水源连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到所述集水槽进水口； 

所述集水槽出水口分为两路，一路连接到处理后的处理水，另一路连接到所述阴极进水口；所述阴极出水口也连接到所述集水槽进水口。 

待处理的废水源连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口，所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。 

待处理的废水源分为两路，一路直接连接到所述集水槽进水口，另一路连接到所述阴极进水口，所述阴极出水口连接到所述集水槽进水口； 

所述集水槽出水口连接到所述阳极进水口，所述阳极出水口连接到处理后的处理水。