[发明专利]一种同步产电和转化高价金属离子的水处理装置及方法

权利要求书

1.一种同步产电和转化高价金属离子的水处理装置，其特征在于：它包括电化学系统；所述电化学系统包括至少一个原电池单元；每个原电池单元包括：

活泼金属阳极，所述活泼金属阳极的材质为标准电极电位为负值的金属；

多孔催化阴极，所述多孔催化阴极包括多孔导电基体；

所述多孔催化阴极还包括负载在所述多孔导电基体上的催化剂；

所述催化剂为聚苯胺、聚吡咯、钯、金或铂；

所述催化剂的负载量为10~50 mg/cm²；

多孔介电隔离层，其将所述活泼金属阳极和所述多孔催化阴极分隔开来；

所述多孔介电隔离层的材质为聚氨酯、尼龙或聚丙烯纤维；

所述多孔催化阴极的孔隙率为30%~90%；

所述多孔催化阴极的厚度为1~10mm；

所述多孔导电基体为石墨毡、碳布、碳纸、泡沫镍、泡沫铜或泡沫钛；

所述多孔介电隔离层的孔隙率为40%~70%，孔径为0.1~1.2μm；

所述多孔介电隔离层的厚度为1~5 mm。

2.根据权利要求1所述的水处理装置，其特征在于：所述活泼金属阳极的材质为铝、铁或锌。

3.根据权利要求1或2所述的水处理装置，其特征在于：所述电化学系统中电极的连接方式为单极连接或复极连接；

所述原电池单元的个数为1个，所述连接方式为单极连接；

所述原电池单元的个数为大于等于2个，所述连接方式为复极连接。

4.利用权利要求1-3中任一项所述的水处理装置实现同步产电和转化废水中高价金属离子的方法，包括如下步骤：含高价金属离子废水穿过所述多孔催化阴极，所述活泼金属阳极失去电子并通过外接电阻和/或储能装置将电子传递至所述多孔催化阴极，所述高价重金属离子在所述多孔催化阴极的表面得到电子被还原为低价金属离子，完成同步产电和高价金属离子的转化。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：所述含高价金属离子废水的进入方向与电极的方向平行。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述高价金属离子在所述多孔催化阴极表面负载的所述催化剂的作用下还原。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于：所述方法在还原高价金属离子后还包括通过调节废水的pH值使得到的低价金属离子共沉淀的步骤。