[发明专利]一种三膜四室水溶液板框式电解槽及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种电解槽及其应用，属于电化学工业领域。

背景技术

铬是五大重金属之一，很容易进入人体细胞，对皮肤、胃肠道、眼睛、耳朵肝肾等器官和组织损害很大，在人体内累积具有致癌性、致畸性、致突变性。今年的“铬胶囊”和“铬污染”事件层出不穷，不仅危害人体健康，还造成自然环境的严重污染。目前，针对生产过程中产生的含铬污水的处理方法主要有化学法、微生物法、离子交换法、吸附法、电解法等。

化学法的原理是在酸性条件下，加入硫酸亚铁等还原剂，将Cr(Ⅵ)还原为Cr(Ⅲ)的沉淀。化学法的缺点不仅成本较高，而且固体废弃物质难以处理，还存在Cr(Ⅲ)在微生物作用下，重新转变为Cr(Ⅵ)，造成二次污染。微生物法利用微生物细胞的代谢将Cr(Ⅵ)转变为Cr(Ⅲ)，并在微生物细胞内大量蓄积。微生物法虽然较化学法成本低，但仍然没有有效的减少环境中铬元素总量。离子交换法处理含铬废水，可以有效回收铬元素，出水水质好。但离子交换树脂容易被污染氧化，寿命不长，处理成本较高。活性炭吸附处理含铬废水具有成本低，操作简便，处理效率高等优点，但没有实现铬的资源化利用。电化学法处理含铬污水比较容易实现铬资源的回收利用，但仍然存在消耗电能较多等问题。

在褐煤蜡漂白氧化精制生产中，可供选择的氧化剂有铬酸、高锰酸钾、氯酸钠、高氯酸钠、臭氧、双氧水-过氧乙酸等。虽然无铬氧化剂对环境友好价格低廉，但其漂白精制效果和用户的认可度远远不如铬酸。因此，铬酸作为褐煤蜡氧化精制工艺中的氧化剂是不可替代的。铬酸氧化漂白精制褐煤蜡生产过程中会产生大量难以有效处理的含铬废液，环境污染严重。褐煤蜡、脱树脂褐煤蜡、泥炭蜡或脱树脂泥炭蜡氧化脱色含铬废液的电解回收处理方法(CN102776525A)公开了一种三价铬电解再生的方法，但其方法中没有有效利用阴极电极，电流效率仅有65％-75％，电能没有被充分利用。一种基于阴阳离子交换膜与双极膜构成的三膜四室无氯产碱电解槽(CN102304723A)公开了一种无氯产碱的方法，其方法使简单问题复杂化，完全没有必要采用三膜四室电解槽结构,仅需采用三室两膜电解槽就可以在一次电解中得到硫酸和烧碱。沈元本《简述电解芒硝制烧碱和硫酸》中利用三室两膜电解槽电解硫酸成功制得了硫酸和烧碱。因此说，现有技术存在时空产率不高，电流效率低，电能利用不充分等问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于含铬废液再生的三膜四室水溶液板框式电解槽及其应用，以解决上述背景技术中的含铬废水的循环再生利用的问题，并提高电解槽时空产率使电能得到充分利用。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：

一种三膜四室水溶液板框式电解槽，所述电解槽包括依次设置且连接在一起的阴极室、盐室、酸室和阳极室，阴级室、盐室之间以及酸室和阳极室之间分别设有一张阳离子膜；盐室和酸室之间设有一张阴离子膜。

所述电解槽为长方体结构，其还包括两个电解槽端板，阴极室、盐室、酸室和阳极室置于两个电解槽端板之间，两个电解槽端板通过穿过四者的经过绝缘处理的连接件紧固连接在一起。

所述阴极室包括贴附在一起的阴极室电解槽框板、阴极电极和阴极室硅胶垫片，相邻两个电解室硅胶垫片之间分别设有电解槽框板和阴极电极；

所述盐室包括贴附在一起的盐室电解槽框板和两组板件，盐室电解槽框板的两端面处各设有一组板件，每组板件包括盐室硅胶垫片和位于盐室硅胶垫片之间的盐室PP塑料网孔保护板；

所述酸室包括贴附在一起的酸室电解槽框板和两组板件，酸室电解槽框板的两端面处各设有一组板件，与盐室相邻侧的一组板件包括酸室硅胶垫片和位于酸室硅胶垫片之间的酸室PP塑料网孔保护板；另一组板件包括酸室硅胶垫片和酸室PP塑料网孔保护板，且酸室硅胶垫片与酸室电解槽框板相应端端面贴附；

所述阳极室包括贴附在一起的阳极室电解槽框板、阳极电极和三个阳极室硅胶垫片，相邻阳极室硅胶垫片之间分别设有阳极室电解槽框板和阳极电极；

阴极电极和阳极电极分别与直流电源的负极和正极相连。

所述阴极室的阴极电极靠近盐室，所述阳极室的阳极电极靠近酸室。

两个电解槽端板的材料为聚丙烯或聚四氟乙烯。

所述阳离子膜为全氟磺酸阳离子交换膜，所述阴离子膜为均相阴离子交换膜；所述阴极电极为网状钛阴极电极，所述阳极电极为网状钛基二氧化铅阳极电极。

阳极室内含有硫酸铬的硫酸溶液，酸室内含有硫酸溶液，盐室内含有硫酸钠或硫酸钾溶液，阴极室内含有氢氧化钠或氢氧化钾溶液；各室电解液流动方式均为下进上出，由配套耐腐蚀循环泵强制循环。