[发明专利]一种电化学处理循环冷却水的电极材料与装置

说明书

本发明属于节水技术领域，涉及一种电化学处理循环冷却水的电极材料与装置，具体是将电控离子交换材料改性的阴、阳极按要求排列组装成电化学循环冷却水处理设备，设备配有自动刮刀进行刮垢。对阴、阳电极施加电压，电控离子交换材料改性的阴极将水中甲基橙碱度转变为酚酞碱度并捕获水中游离酚酞碱度形成碳酸钙沉积在阴极板；电控离子交换材料改性的阳极提高了电极的耐氟性能并提高了次氯酸、羟基自由基、臭氧的转化效率用于杀菌灭藻；循环冷却水处理设备设计了自动刮垢装置，实现了全自动控制。该技术除垢、杀菌灭藻、缓蚀、矿化COD和氨氮，提高循环冷水浓缩倍数减少补水和排污，整个处理过程无需添加化学药剂，绿色、高效、成本低廉。

技术领域

本发明属于节水技术领域，具体是一种电化学处理循环冷却水的电极材料与设备结构。

背景技术

能源化工循环经济园区的出现是我国煤炭、焦化、钢铁和电力等行业协同、高效、可持续发展的必然结果。园区内循环冷却水为工业设备换热冷却的循环用水，循环冷却水系统是工业“用水大户”，占工厂用水的50%以上，因此提高循环冷水浓缩倍数减少排污对园区节水至关重要。循环冷却水含有高浓度腐蚀组分、沉淀组分，易造成换热设备腐蚀和结垢。发展能够除硬、除氯、杀菌、降低耗水量、提高浓缩倍数的循环冷却水处理技术对节约水资源、解决换热设备腐蚀和结垢问题，推进能源化工循环经济园区的稳定可持续发展具有深远的意义。

传统循环冷却水处理技术主要有化学药剂法、生化处理技术和膜分离法。化学药剂处理法简单、高效，但使用化学药剂成本高，企业难以承受；微生物耐受性差、处理效果差、适用范围小等缺陷始终制约生化处理技术的应用；膜分离法存在造价昂贵、膜易结垢等问题。传统循环冷却水处理技术已经难以适用于当前的高度密集化与交叉化的能源化工循环经济园区。

新型电化学水处理技术包括电控离子交换技术、电催化氧化技术等，由于其适用范围广泛，节能环保等优势，引起了广泛的关注。针对循环冷却水特点，电化学水处理技术利用电极反应对水中的硬度、碱度、氯离子、碳酸钙晶核、细菌、藻类等进行有效去除，使循环水中各离子处于平衡状态，不结垢，不腐蚀，同时提高循环冷却水浓缩倍数，大幅度减少循环冷却水系统排污、节约用水，达到近零排放目标。本发明所述的电化学循环冷却水电极材料与设备结构，通过向金属氧化物电极和金属硫化物电极掺杂电控离子交换材料制得电控离子交换改性阴、阳极并结合本发明所述的电化学法处理循环冷却水处理设备，能够显著提升循环冷却水的处理效果。

发明内容

本发明的目的在于解决能源化工循环经济园区内循环冷却水补水量大，浓缩倍数低，腐蚀、堵塞换热设备的问题，提供一种电化学处理循环冷却水的电极材料与设备结构。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种电化学处理循环冷却水的电极材料，包括（1）通过向金属氧化物掺杂电控离子交换材料制得电控离子交换改性阳极材料，将其负载于集流体上制得电控离子交换材料改性阳极。

（2）通过向金属硫化物掺杂电控离子交换材料制得电控离子交换改性阴极材料，将其负载于集流体上制得电控离子交换材料改性阴极。

一种电化学处理循环冷却水的装置，包括电化学反应室，电化学反应室上方设有进水口，下方设有排污口和出水口，在电化学反应室内部设有电控离子交换材料改性阳极、电控离子交换材料改性阴极按一定间距形成的电极反应堆，电极反应堆下设有自动刮垢系统。

本发明中，将电控离子交换材料改性的阴、阳极按要求排列组装成电化学循环冷却水处理设备，设备配有自动刮刀进行刮垢。对阴、阳电极施加电压，电控离子交换材料改性阴极将水中甲基橙碱度转变为酚酞碱度并捕获水中游离酚酞碱度形成碳酸钙沉积在阴极板；电控离子交换材料改性阳极具有良好的耐氟性能并能够提高次氯酸、羟基自由基、臭氧的转化效率用于杀菌灭藻；循环冷却水处理设备设计了自动刮垢装置，实现了全自动控制。