[发明专利]一种电化学电解除氟装置和方法

说明书

技术领域

本发明属于含氟水溶液氟离子分离技术，特别是涉及一种电化学电解除氟装置和方法。

背景技术

目前，氟是人体必须的微量元素之一，以各种形式分布于水，土壤，空气和动植物体中。一方面，人体缺了氟，牙变得松脆，牙釉质需要氟元素。另一方面，人体氟多了，可以导致氟中毒，最典型的就是氟斑牙和氟骨病。高氟水源成为影响人民健康水平和社会经济发展的一个不可忽视的因素，研究经济有效、操作简单的除氟方法仍然非常必要。

现有的含氟饮用水的处理方法主要包括吸附法、离子交换法、化学法及电化学法等。吸附法是利用吸附剂使两相界面处发生成分浓缩。吸附剂之所以具有良好的吸附特性，主要是由于它有密集的细孔结构和巨大的比表面积，或具有可以与吸附质形成化学键的基团。根据所用的吸附材料不同，可将吸附法除氟分为含铝吸附剂(氢氧化铝、活性氧化铝等)吸附法，稀土吸附剂(活性氧化锆、活性氧化铈等)吸附法，高分子吸附剂(粉煤灰、天然沸石、功能纤维、膨润土等)吸附法等。吸附法因其除氟效果好，再生容易，吸附材料消耗少，干扰物少等优点逐渐成为氟离子的主要去除方法。但是，在常规吸附法中骨碳、活性氧化铝等材料价格高，提高了费用，限制了该方法的推广。

电化学法包括电凝聚法和电渗析法，电凝聚法需经固液分离操作及电渗析法中浓缩室的水排放造成污染的缺点也限制了电化学法的实际应用。关于除氟的国内外专利涉及除氟吸附剂，一般而言，涉及到再生问题，会导致二次污染。膜法和电渗析法对分离离子没有选择性，氟离子含量较氯离子低得多，这种处理工艺成本高，水的利用率低。一般电吸附没有离子选择性的问题，在电极电容一定情况下，存在要达到很高离子去除率，才能使氟离子含量达标等技术问题。

发明内容

为解决公知技术中存在的技术问题，本发明提供一种含有阴离子膜的电化学电解除氟装置和方法，根据氟离子较其它负离子具有较高的氧化电位，其首先通过阴离子膜并且被氧化为氢氟酸。目的之一是提供一种具有可连续运行，无需再生和脱附操作，设备效率高，出水含氟量达标，应用范围广等特点的电化学电解除氟装置。本发明的目的之二是提供一种具有可以原位处理含氟水溶液，除氟工艺简单、可连续运行、设备效率高，控制停留时间和循环量保证出水含氟量达到要求标准，应用范围广等特点的电化学电解除氟方法。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是提供一种电化学电解除氟装置，其中：除氟装置包括电分解室和PLC控制电源，电分解室分为阳极室和阴极室，由正极、负极和阴离子膜构成阳极室和阴极室，PLC控制电源连接正极和负极，阳极室进行含氟水溶液氟离子去除，阴极室进行含氟化氢水溶液富集。

本发明同时还提供一种上述除氟装置的电化学电解除氟方法。本发明的目的之二是提供一种具有可以原位处理含氟水溶液，除氟工艺简单、可连续运行、设备效率高，控制停留时间和循环量保证出水含氟量达到要求标准，应用范围广等特点的电化学电解除氟方法。

本发明电化学电解除氟方法为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种电化学电解除氟方法，其特征是：除氟过程是将含氟水溶液通过电分解室进行电化学电解除氟，电分解室分为阳极室和阴极室，阳极室和阴极室由正极、负极和阴离子膜构成，含氟水溶液通过阳极室时进行氟离子去除，含氟化氢水溶液富集在阴极室回收利用。

本发明电化学电解除氟方法还可以采用如下技术方案：

所述的电化学电解除氟方法，其特点是：正极、负极间的电解电压为3-5V。

所述的电化学电解除氟方法，其特点是：含氟水溶液通过阳极室时，控制停留时间为3-10min。

本发明的效果是：该电化学电解除氟装置，由正极、负极和阴离子膜构成阴极室和阳极室，正负电极吸出气体可以排空，含氟水溶液通过阳极室得以去除氟离子，阴极室则富集含氟化氢水溶液。本发明除氟装置可连续运行，无需用氢氧化钠或其它碱液再生，在断电或加反向电压时即可完成脱附。可以原位处理含氟水溶液，除氟工艺简单、可以并联或串联操作，除氟效率可达从0-99％无极连续可控，控制停留时间和循环量保证出水含氟量达到要求标准1.5mg/L以下，可适用于任何含氟水溶液的除氟工艺。

附图说明

图1是本发明电化学电解除氟装置的结构示意图；

图2是图1电分解室内正极、阴离子膜、负极排布结构示意图。

图中：

1、原料泵  2、循环泵  3、电分解室     4、正极    5、阴离子膜