电容去离子电化学处理装置.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202010364391.0 (22)申请日 2020.04.30 (71)申请人 生态环境部南京环境科学研究所 地址 210042 江苏省南京市玄武区蒋王庙 街8号 (72)发明人 徐斌李菊颖何斐孔德洋 汪龙眠彭福全崔益斌 (74)专利代理机构 江苏瑞途律师事务所 32346 代理人 吴雪健 (51)Int.Cl. C02F 1/469(2006.01) (54)发明名称 一种电容去离子电化学处理装置 (57)摘要 本发明涉及废水处理技术领域， 具体涉及一 种电容去离子电化学处。

2、理装置。 本发明将多级电 极模块设置于装置本体的壳体一侧的支撑件上， 通过喷淋的方式进水； 还设置有电极传动器， 电 极传动器安装于支撑件上， 壳体底部配合设置有 可拆卸底板， 电极传动器可以将外侧的电极模块 从装置本体的顶部传送至内部。 本发明通过电极 传动器智能化控制电极模块的替换， 并采用喷淋 的方式进水， 通过 “蛇形” 流水途径增大了污水和 电极模块的接触面积， 解决了电吸附装置去除污 染物效果差的问题。 权利要求书1页 说明书5页 附图2页 CN 111410276 A 2020.07.14 CN 111410276 A 1.一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 包括装置本。

3、体(100)、 电极模块 (200)、 电极卡槽(300)和进水口(400)， 所述进水口(400)设置有喷淋进水头， 进水口(400) 设置于装置本体(100)的上方； 所述装置本体(100)包括壳体(110)和支撑件(120)， 所述支撑件(120)设置于壳体 (110)一侧， 支撑件(120)上设置有电极卡槽(300)， 电极模块(200)通过电极卡槽(300)可拆 卸地设置于支撑件(120)上。 2.根据权利要求1所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述壳体 (110)的底部可拆卸地设置有底板(130)。 3.根据权利要求1所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在。

4、于： 还包括电极传 动器(500)， 所述电极传动器(500)设置于支撑件(120)上； 所述电极传动器(500)包括传动带(510)和驱动装置(520)， 驱动装置(520)设置于支撑 件(120)与传动带(510)之间； 传动带(510)设置有电极卡槽(300)， 电极模块(200)通过电极 卡槽(300)设置于传动带(510)上。 4.根据权利要求1或3所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述电极 卡槽(300)为磁力卡槽。 5.根据权利要求3所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述电极模块 (200)包括阳极模块(210)和阴极模块(220)， 阳极模块。

5、(210)和阴极模块(220)平行设置。 6.根据权利要求5所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述阳极模块 (210)和阴极模块(220)周侧均设置有密封圈。 7.根据权利要求5所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述阳极模块 (210)包括阳极支撑板(211)、 阳极电极板(212)和阳极进水孔(213)， 所述阳极进水孔(213) 设置于阳极电极板(212)的中部， 阳极电极板(212)设置于阳极支撑板(211)上； 所述阴极模块(220)包括阴极支撑板(221)、 阴极电极板(222)和阴极出水孔(223)， 阴 极电极板(222)和阴极出水孔(223)。

6、设置于阴极支撑板(221)上。 8.根据权利要求6所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述密封圈的 宽度为L， 阳极模块(210)的直径为D1， 阴极模块(220)的直径为D2， 则D1D235L。 9.根据权利要求7所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述阳极进水 孔(213)的面积等于阴极出水孔(223)的面积之和。 10.根据权利要求7所述的一种电容去离子电化学处理装置， 其特征在于： 所述阳极模 块(210)的直径为D1， 阳极进水孔(213)的内径为D4， 则D4:D11:5-1:9。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111410276 A 2 一种。

7、电容去离子电化学处理装置 技术领域 0001 本发明涉及废水处理技术领域， 具体涉及一种电容去离子电化学处理装置。 背景技术 0002 电容去离子技术(Capacitive Deionization， CDI)是一种高效、 低成本、 无二次污 染的电吸附技术， 可以用于脱除并富集低浓度的离子， 实现资源的回收利用。 电容去离子技 术利用静电吸附， 在正负电极两侧富集水中的离子成分， 从而达到除去水中的盐分的目的。 虽然在海水淡化、 地下水修复、 工农业用水回用和生活用水除盐等市场的前景一直被看好， 但却因为和RO相比造价过高导致大规模的应用项目寥寥无几。 随着近年来电极材料的研究 突破， 超级。

8、电容技术的普及， CDI产品的成本和除盐效率已经大大优化。 0003 申请号为CN201621037917.X(申请日2016-09-05)的专利公开了一种电容去离子 装置， 包括矩形槽、 电极板、 隔板、 粒状电极和布液板， 所述矩形槽内设有若干个插槽， 所述 电极板和所述隔板相互隔离的设置在所述插槽内， 所述电极板和所述隔板之间设有所述粒 状电极， 所述矩形槽底部与所述电极板、 所述隔板之间设有所述布液板， 所述布液板上设有 透水孔， 所述透水孔下部与所述矩形槽底部之间形成第一空间， 所述矩形槽底部设有进液 口， 所述矩形槽上部设有排液口。 该发明面体比大、 时空产率高、 占地面积小且装置。

9、拆装简 单。 但是该装置的电极替换时间长， 液流阻力大， 而且仍然存在对污染物的去除效果不尽人 意的问题。 发明内容 0004 1.要解决的问题 0005 为了解决现有技术中电吸附装置去除效果差的问题， 本发明公开了一种电容去离 子电化学处理装置， 通过将多级电极模块设置于装置本体壳体一侧的支撑件上， 通过电极 传动器智能化控制电极模块的替换， 并采用喷淋的方式进水，“蛇形” 流水途径增大了污水 和电极模块的接触面积， 解决了电吸附装置去除污染物效果差的问题。 0006 2.技术方案 0007 为了解决上述问题， 本发明所采用的技术方案如下： 0008 本发明提供一种电容去离子电化学处理装置，。

10、 包括装置本体、 电极模块、 电极卡槽 和进水口， 进水口设置有喷淋进水头， 进水口设置于装置本体的上方； 装置本体包括壳体和 支撑件， 支撑件设置于壳体一侧， 支撑件上设置有电极卡槽， 电极模块通过电极卡槽可拆卸 地设置于支撑件上。 0009 优选地， 壳体的底部可拆卸地设置有底板。 0010 优选地， 还包括电极传动器， 电极传动器设置于支撑件上； 电极传动器包括传动带 和驱动装置， 驱动装置设置于支撑件与传动带之间； 传动带设置有电极卡槽， 电极模块通过 电极卡槽设置于传动带上。 0011 优选地， 电极卡槽为磁力卡槽。 说明书 1/5 页 3 CN 111410276 A 3 0012。

11、 优选地， 电极模块包括阳极模块和阴极模块， 阳极模块和阴极模块平行设置。 0013 优选地， 阳极模块和阴极模块周侧均设置有密封圈。 0014 优选地， 阳极模块包括阳极支撑板、 阳极电极板和阳极进水孔， 阳极进水孔设置于 阳极电极板的中部， 阳极电极板设置于阳极支撑板上； 阴极模块包括阴极支撑板、 阴极电极 板和阴极出水孔， 阴极电极板和阴极出水孔设置于阴极支撑板上。 0015 优选地， 密封圈的宽度为L， 阳极模块的直径为D1， 阴极模块的直径为D2， 则D1D2 35L。 0016 优选地， 阳极进水孔的面积等于阴极出水孔的面积之和。 0017 优选地， 阳极模块的直径为D1， 阳极进。

12、水孔的内径为D4， 则D4:D11:5-1:9。 0018 3.有益效果 0019 相比于现有技术， 本发明的有益效果为： 0020 (1)本发明的一种电容去离子电化学处理装置， 包括装置本体、 电极模块、 电极卡 槽和进水口， 采用喷淋进水的方式， 喷淋的方式可以减缓水流对电极模块的冲击， 并且喷淋 的出水会喷到第一个电极模块的边沿， 水从边沿往中心流， 可以起到减缓水流流速的作用； 喷淋的过程也可以起到曝气的作用， 将一部分有机物给氧化掉， 解决了电吸附装置去除污 染物效果差的问题。 0021 (2)本发明的一种电容去离子电化学处理装置， 还包括电极传动器， 电极传动器安 装于支撑件上， 。

13、壳体底部配合设置有可拆卸底板， 电极传动器可以将外侧的电极模块从装 置本体的顶部传送至内部， 加快电极模块更换速度， 提高了废水处理速率； 与此同时， 底板 打开， 内部的电极模块从装置本体的底部传送至外部， 实现了自动化操作， 极大地提升了装 置的智能性。 0022 (3)本发明的一种电容去离子电化学处理装置， 电极模块采用阳极支撑板中间进 水， 阴极支撑板四周出水的进出水方式， 延长了废水在电极模块中的停留时间， 提高了电吸 附处理效率。 0023 (4)本发明的一种电容去离子电化学处理装置， 阳极、 阴极支撑板的直径相同， 比 装置本体的内径略小， 且支撑板周边设置有密封圈， 防止喷淋进。

14、水从电极支撑板和装置本 体的缝隙间漏出。 0024 (5)本发明的一种电容去离子电化学处理装置， 阳极进水孔的面积等于阴极出水 孔的面积之和， 使得进水体积与出水体积相当， 最大程度优化装置的进出水效率， 提高电吸 附处理效率。 附图说明 0025 图1为本发明的结构示意图； 0026 图2是本发明的俯视图； 0027 图3是本发明的电极卡槽安装示意图(一)； 0028 图4是本发明的电极卡槽安装示意图(二)。 0029 其中： 0030 100、 装置本体； 110、 壳体； 120、 支撑件； 130、 底板； 200、 电极模块； 210、 阳极模块； 211、 阳极支撑板； 212、 。

15、阳极电极板； 213、 阳极进水孔； 214、 阳极密封圈； 220、 阴极模块； 221、 说明书 2/5 页 4 CN 111410276 A 4 阴极支撑板； 222、 阴极电极板； 223、 阴极出水孔； 224、 阴极密封圈； 300、 电极卡槽； 400、 进水 口； 500、 电极传动器； 510、 传动带； 520、 驱动装置。 具体实施方式 0031 下面结合附图对本发明进行进一步说明。 下文中结合具体的示例性实施例详细描 述了本发明。 但是， 应当理解， 可在不脱离由所附权利要求限定的本发明的范围的情况下进 行各种修改和变型。 详细的描述和附图应仅被认为是说明性的， 而不是。

16、限制性的， 如果存在 任何这样的修改和变型， 那么它们都将落入在此描述的本发明的范围内。 此外， 背景技术旨 在为了说明本技术的研发现状和意义， 并不旨在限制本发明或本申请和本发明的应用领 域。 0032 实施例1 0033 本发明的一种电容去离子电化学处理装置， 如图1所示， 包括装置本体100、 电极模 块200、 电极卡槽300和进水口400。 进水口400设置有喷淋进水头， 进水口400设置于装置本 体100的上方。 喷淋的方式可以减缓水流对电极模块200的冲击， 并且喷淋的出水会喷到第 一个电极模块200的边沿， 水从边沿往中心流， 可以起到减缓水流流速的作用； 喷淋的过程 也可以起。

17、到曝气的作用， 将一部分有机物给氧化掉， 解决了电吸附装置去除污染物效果差 的问题。 0034 装置本体100一般为圆柱形， 包括壳体110和支撑件120。 支撑件120设置于壳体110 一侧， 如图3所示， 支撑件120上设置有电极卡槽300， 电极模块200通过电极卡槽300可拆卸 地设置于支撑件120上， 电极卡槽300可以为电极模块200提供正电或负电。 壳体110的顶部 无盖， 底部可拆卸地设置有底板130。 0035 不仅如此， 本发明还设置有电极传动器500， 电极传动器500包括传动带510和驱动 装置520。 驱动装置520设置于支撑件120与传动带510之间， 用于驱动传动。

18、带510绕支撑件 120运动。 传动带510环绕设置于支撑件120， 并可沿支撑件120的长度方向相对运动。 传动带 510设置有电极卡槽300， 电极模块200通过电极卡槽300设置于传动带510上， 电极卡槽300 为电极模块200提供正电或负电。 值得说明的是， 电极卡槽300可以为磁力卡槽， 使得卡装更 为方便牢固。 电极模块200通过电极卡槽300垂直电极传动器500运动方向设置于装置本体 100的内侧和外侧。 更换时， 将装置本体100外侧的电极模块200从电极卡槽300中取出， 再将 新的电极模块200插入电极卡槽300中， 并运行电极传动器500， 将新的电极模块200传送至 。

19、装置本体100的内侧。 0036 如图2所示， 电极模块200包括阳极模块210和阴极模块220， 阳极模块210和阴极模 块220平行设置。 一般来说， 在电极模块200使用过程中， 阳极模块210位于阴极模块220的上 方。 阳极模块210的直径为D1， 阴极模块220的直径为D2， 装置本体100的内径为D3， 则D1D2 D3。 在实际应用中， 阳极模块210的直径D1略小于装置内径。 阳极模块210的直径为D1， 阳 极进水孔213的内径为D4， D4:D11:5-1:9。 阳极模块210包括阳极支撑板211、 阳极电极板 212和阳极进水孔213， 阳极进水孔213设置于阳极电极板。

20、212的中部， 阳极电极板212设置于 阳极支撑板211上， 阳极支撑板211一般为金属材质， 且阳极支撑板211的直径一般大于阳极 电极板212的直径。 值得说明的是， 阳极支撑板211可以设置为环形并设置于阳极电极板212 的外侧， 也可以设置为圆形并设置于阳极电极板212的下部， 当阳极支撑板211设置于下部 说明书 3/5 页 5 CN 111410276 A 5 时， 阳极支撑板211对阳极电极板212的承托效果最佳。 阳极支撑板211的周侧设置有阳极密 封圈214， 阳极密封圈214的材质具有一定的弹性， 防止喷淋进水从阳极支撑板211和装置本 体100之间的缝隙漏出。 值得说明的。

21、是， 如图4所示， 阳极模块210的上表面可以设置为内凹 的形式， 凹面与水平面的夹角不超过15 ， 使得水流能缓慢流入阳极进水孔213且不在阳极 模块210的上表面滞留。 不仅如此， 阳极密封圈214的宽度远小于阳极模块210的直径， 进一 步说明， 阳极密封圈214的宽度为L， 阳极模块210的直径为D1， 则D135L。 0037 阴极模块220包括阴极支撑板221、 阴极电极板222和阴极出水孔223， 阴极支撑板 221一般为金属材质， 且阴极支撑板221的直径一般大于阴极电极板222的直径。 在实际应用 中， 阴极模块220的直径D2一般略小于装置本体100内径。 如图2所示， 阴。

22、极支撑板221的周侧 设置有阴极密封圈224， 该密封圈的材质具有一定的弹性， 防止废水从阴极支撑板221和装 置本体100之间的缝隙漏出。 不仅如此， 阴极密封圈224的宽度远小于阴极模块220的直径， 进一步说明， 阴极密封圈224的宽度为L， 阴极模块220的直径为D2， 则D235L。 阴极电极板 222和阴极出水孔223设置于阴极支撑板221上， 阴极出水孔223设置于阴极支撑板221的边 缘处。 阴极支撑板221可以设置为环形并设置于阴极电极板222的外侧， 也可以设置为圆形 并设置于阴极电极板222的下部， 当阴极支撑板221设置于下部时， 阴极支撑板221对阴极电 极板222的。

23、承托效果最佳。 值得说明的是， 如图4所示， 阴极模块220的上表面可以设置为外 侧低、 中间高的形状， 一般与水平面的夹角不超过15 ， 使得水流能缓慢流入阴极出水孔223 且不在阴极模块220的上表面滞留。 0038 电极板一般采用泡沫镍、 泡沫钛、 石墨纸等材料的一种或者多种制成。 电极板上涂 覆有电极材料， 电极材料采用石墨烯、 活性炭、 碳纳米管、 碳气凝胶及其改性复合材料的一 种或者多种制成， 电极材料涂覆密度为3.0-5.0mg/cm2。 0039 值得说明的是， 进水口400的阀门、 底板130和电极传动器500均可使用PLC系统智 能化控制。 其中， PLC系统中的电控系统控。

24、制阳极支撑板211和阴极支撑板221的接电与反 接、 断电， 且接电电压和反接电压均为1.0-5.0V。 0040 在本实施例中， 阳极进水孔213的面积等于阴极出水孔223的面积之和， 使得进水 体积等于出水体积， 此时装置的进出水效率程度最高， 进一步提高了电吸附装置的处理效 率。 不仅如此， 阳极模块210的直径为D1， 阳极进水孔213的内径为D4， D4:D11:5， 阴极密封 圈224的宽度为L， 阴极模块220的直径为D2， D238L， 阴极出水孔223设置为8个。 电极材料 涂覆密度5.0mg/cm2， 接电和反接电压2.5V。 当采用上述参数处理氟离子浓度为4mg/L、 硫。

25、酸 根离子浓度为1000mg/L的污水时， 氟离子去除率为93， 硫酸根离子去除率为97。 0041 实施例2 0042 本实施例的基本内容同实施例1， 其不同之处在于： 在本实施例中， 阳极进水孔213 的面积小于阴极出水孔223的面积之和， 此时进水体积小于出水体积。 阳极模块210的直径 为D1， 阳极进水孔213的内径为D4， D4:D11:8， 阴极密封圈224的宽度为L， 阴极模块220的 直径为D2， D240L， 阴极支撑板221上设置有9个阴极出水孔223。 电极材料涂覆密度4.0mg/ cm2， 接电和反接电压1.0V。 当采用上述参数处理氟离子浓度为6mg/L、 硫酸根离。

26、子浓度为 2000mg/L的污水时， 氟离子去除率为90， 硫酸根离子去除率为95。 0043 实施例3 0044 本实施例的基本内容同实施例1， 其不同之处在于： 在本实施例中， 阳极进水孔213 说明书 4/5 页 6 CN 111410276 A 6 的面积大于阴极出水孔223的面积之和， 进水体积大于出水体积， 此时水流可能产生滞留。 阳极模块210的直径为D1， 阳极进水孔213的内径为D4， D4:D11:9， 阴极密封圈224的宽度 为L， 阴极模块220的直径为D2， D241L， 阴极支撑板221上设置有6个阴极出水孔223。 电极 材料涂覆密度3.0mg/cm2， 接电和反。

27、接电压5.0V。 当采用上述参数处理氟离子浓度为5mg/L、 硫酸根离子浓度为1500mg/L的污水时， 氟离子去除率为95， 硫酸根离子去除率为98。 0045 更具体地， 尽管在此已经描述了本发明的示例性实施例， 但是本发明并不局限于 这些实施例， 而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、 省略、 例 如各个实施例之间的组合、 适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。 权利要求中的限定 可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释， 且不限于在前述详细描述中或在实施该 申请期间描述的示例， 这些示例应被认为是非排他性的。 在任何方法或过程权利要求中列 举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。 因此， 本发明的范 围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定， 而不是由上文给出的说明和示例来确 定。 说明书 5/5 页 7 CN 111410276 A 7 图1 图2 图3 说明书附图 1/2 页 8 CN 111410276 A 8 图4 说明书附图 2/2 页 9 CN 111410276 A 9 。