專利名稱：Eft惰性復(fù)合電極的陰極板及其制備方法,包含該陰極板的電解設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好技術(shù)(EFT，Environment Friendly Technology)的惰性 復(fù)合電極的電極板，尤其是惰性復(fù)合電極的陰極板，該電極板的制備方法及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
電化學(xué)法水處理技術(shù)被稱為“環(huán)境友好”技術(shù)(EFT，Environment Friendly Technology。EFT電化學(xué)技術(shù)的要點(diǎn)是電絮凝/電氣浮/共沉淀技術(shù)，是應(yīng)用電化學(xué)氧化 還原的反應(yīng)原理、控制污染的電化學(xué)法。在電解槽中通入一定電壓的直流電，讓廢水通過 電解槽，使廢水中的電解質(zhì)的陰離子移向陽極，并在陽極失去電子而被氧化，陽離子移向陰 極，并在陰極得到電子而被還原。利用這種反應(yīng)使污染成分生成不溶于水的沉淀物，并生成 氣體從水中逸出，使廢水凈化。電化學(xué)法處理污水是一般化學(xué)法，物理法等方法運(yùn)行成本的1/3，而且工藝簡單， 操作方便，基礎(chǔ)建設(shè)占地面積少，處理污水能夠長期穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。電化學(xué)方法治理污水， 具有無需添加氧化劑、絮凝劑等化學(xué)藥品，設(shè)備體積小，占地面積少，操作簡便靈活等優(yōu)點(diǎn)。 但電化學(xué)方法一直存在著能耗大(使用電能設(shè)備運(yùn)行時(shí)間長，一般3個(gè)多小時(shí))、成本高 (電極板消耗快，主要問題是鈍化，活性金屬電極板)等缺點(diǎn)，從而大大限制了電化學(xué)方法 在處理廢水領(lǐng)域中的應(yīng)用。在外加電壓的作用下，利用可溶性的陽極，產(chǎn)生大量的陽離子(如Fe2+、Al3+等)， 對廢水進(jìn)行凝聚沉淀，這種方法稱為電凝聚。電凝聚往往伴隨著氣浮，在陰極有氫氣被還 原，故也有稱為電凝聚浮上法的。電極反應(yīng)如下陽極Fe_2e— Fe2+ 或 Al_3e — Al3+陰極:2H++2e— H2 個(gè)或 0x+ne — Re在幾種電化學(xué)處理廢水類型中，電凝聚與電氣浮的運(yùn)用比較成熟。與化學(xué)凝聚相 比，電凝聚方法無需投資加藥設(shè)施，且材料消耗要少許多。其缺陷在于能耗問題。鐵離子或鋁離子與氫氧根結(jié)合起到凝聚作用。同時(shí)，在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，逸出的 氫氣形成極小的氣泡，將廢水中的凝聚物浮上電解槽的液體表面。電凝聚作為廢水處理的 一種有效手段，很早就得到了應(yīng)用，但由于其在實(shí)際應(yīng)用中單位鋁、鐵耗材過大，使電凝聚 法的發(fā)展及應(yīng)用受到了限制。目前廢水的處理方法一般采用物化法分流——綜合兩段處理。前段處理多分 三類水；鉻水、氰水和綜合水(銅鎳鋅水)。鉻水用還原劑使之變價(jià)還原，氰水用兩級氧化 破氰，銅鎳鋅水直接與前兩股水匯合而成為綜合水。后段處理綜合水，基本上是用堿(燒 堿或石灰)、聚合氯化鋁(PAC)和有機(jī)絮凝劑(PAM)，具體操作是把綜合水的pH值調(diào)整到 10-13，堿濃度大而迫使堿與重金屬的反應(yīng)向生成氫氧化物的方向進(jìn)行。由于？!1值> 9，排 放口又需要使用酸進(jìn)行中和從而使PH值降到9以下。這屬于傳統(tǒng)的處理工藝，存在諸多不 足。例如前處理三支污水的劃分，不符合生產(chǎn)實(shí)際，鉻水以鉻為主、氰水以氰為主、銅鎳鋅三合水以3元素居多。這些實(shí)際情況，是在廢水處理的實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)的，幾乎所有企業(yè)的廢水都 是如此。由于第二段處理的污水中各種污染物都存在，用簡單的藥劑化學(xué)方法很難使終端 水達(dá)標(biāo)排放。前段處理不可能達(dá)到反滲透膜的處理要求，處理運(yùn)行成本高，又不能達(dá)標(biāo)排 放。后段處理成了各家污水處理企業(yè)追求的方向和目標(biāo)。而且電化學(xué)法處理污水過程中，電解一段時(shí)間后，陽極會發(fā)生鈍化現(xiàn)象，陰極會發(fā) 生結(jié)垢問題，鈍化時(shí)電極表面附著一層氧化物保護(hù)膜，表現(xiàn)為陽極溶出停止，處理的污水不 能達(dá)標(biāo)排放，而且電極材料、電能源消耗大，污水處理運(yùn)行成本高等。這些問題一直困擾著 電化學(xué)法在污水處理生產(chǎn)化中的應(yīng)用。同時(shí)，目前國內(nèi)外廣泛采用的可溶性電極多為鐵板、鋁板，作為處理污水的絮凝 劑，但是電極板材料消耗太高，容易積垢，易老化，使用壽命短(30天左右)，增加了廢水處 理成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明人在經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，成功研究了用作惰性復(fù)合電極的電極 板。根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，其通過如下方式實(shí)現(xiàn)(1) 一種電極板，其包括多層結(jié)構(gòu)，其至少由內(nèi)層的中間層、以及在所述中間層兩 側(cè)的石墨層的三層結(jié)構(gòu)組成。(2)根據(jù)⑴所述的電極板，其中所述的中間層為活性金屬層、不銹鋼層或碳鋼層。(3)根據(jù)(2)所述的電極板，其中的活性金屬層為鐵層或鋁層。(4)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)的石墨層外側(cè)，由內(nèi) 向外還依次設(shè)置活性金屬層和石墨層。(5)根據(jù)(4)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的另一側(cè)的石墨外層，由內(nèi)向外還 設(shè)有活性金屬層和石墨層。(6)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)，在所述石墨層外 側(cè)，由內(nèi)向外還設(shè)有絕緣材料層、石墨層、活性金屬層和石墨層。(7)根據(jù)(6)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，在所述石墨層外側(cè)，由 內(nèi)向外還包括絕緣材料層、石墨層、中間層和石墨層，其中所述中間層為活性金屬層、不銹 鋼層或碳鋼層。(8)根據(jù)(7)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，在所述石墨層外側(cè)，由 內(nèi)向外還包括絕緣材料層、石墨層、中間層和石墨層，其中所述中間層為活性金屬層、不銹 鋼層或碳鋼層。(9)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于在一側(cè)的石墨層和中間層之間還 設(shè)有絕緣材料層。(10)根據(jù)前述任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于在另一側(cè)的石墨層和中間層之間 設(shè)有絕緣材料層。(11)根據(jù)(6)_(10)任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于所述的絕緣材料層為玻璃鋼層。
(12)根據(jù)(11)所述的電極板，其中所述的玻璃鋼層為環(huán)氧樹脂和玻璃纖維的復(fù) 合材料層。(13)根據(jù)(1)_(12)任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于該電極板用作陰極板。(14) 一種電解設(shè)備，其特征在于包含(1)_(13)任一項(xiàng)的電極板(15)根據(jù)(14)的電解設(shè)備，其特征在于該電解設(shè)備至少包括一個(gè)陽極板、以及位 于陰極板和陽極板之間的過渡板。(16)根據(jù)(15)的電解設(shè)備，其特征在于，該電解設(shè)備包括至少一塊(1)_(12)任一 項(xiàng)的電極板作為陰極板，至少一塊陽極板，以及位于陰極板和陽極板之間的至少兩塊、優(yōu)選 三塊過渡板。根據(jù)上述技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案如下一種電極板，其特征在于，該電極板由至少3層結(jié)構(gòu)組成，其依次包括石墨層，活 性金屬層和石墨層，所述的活性金屬為鐵或鋁。根據(jù)本發(fā)明，所述電極板由至少3層結(jié)構(gòu)組成，其依次由石墨層、碳鋼板層、石墨 層組成。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的電極板由至少7層結(jié)構(gòu)組成，其依次包括石墨層、活性金屬 層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、活性金屬層和石墨層。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的電極板由至少7層結(jié)構(gòu)組成，其依次包括石墨層、碳鋼板層、 石墨層、玻璃鋼層、石墨層、碳鋼板層和石墨層。根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施方案，所述電極板由至少5層結(jié)構(gòu)組成，其依次包括 石墨層、活性金屬層、石墨層、活性金屬層和石墨層。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案，最優(yōu)選本發(fā)明的陰極板由如下結(jié)構(gòu)組成由石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、沖刺后的鐵層及石墨層依次 組成的7層結(jié)構(gòu)；由石墨層、鋁層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)；由石墨層、鋁層、石墨層、鋁層、石墨層依次組成的5層結(jié)構(gòu)；由石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)；由石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層依次組成的5層結(jié)構(gòu)；由石墨層、碳鋼板層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、碳鋼板層、石墨層的7層結(jié)構(gòu)組 成；由石墨層、碳鋼板層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選對活性金屬層進(jìn)行沖刺處理，如果包含多層活性金屬，可以選擇 對部分活性金屬層進(jìn)行沖刺處理。沖刺的目的是為了使得活性金屬層與外層粘合的更好， 而且無需增加其他的粘合劑。根據(jù)本發(fā)明的電解槽，其包括上述陰極板，還包括陽極板和過渡板。根據(jù)本發(fā)明的電解設(shè)備，其包括上述電極板，還包括陽極板，優(yōu)選包括過渡板。在本發(fā)明中，使用的陽極板可以為常規(guī)的陽極板，但優(yōu)選使用本申請人于同日提 交的、發(fā)明名稱為“EFT惰性復(fù)合電極的陽極板及其制備方法，包含該陽極板的電解設(shè)備”的 專利申請，其全文引入本文作為參考。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，所述陽極板包括多層結(jié)構(gòu)，至少由內(nèi)層的活性金屬層，以及在所述活性金屬兩側(cè)的石墨層的三層結(jié)構(gòu)組成。優(yōu)選在該多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)，在所述 活性金屬和石墨層之間還依次設(shè)有絕緣材料層和石墨層，該側(cè)多層結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為石 墨層、絕緣材料層、石墨層和活性金屬層。根據(jù)前述的陽極板，其中在另一側(cè)的活性金屬和石墨層之間同時(shí)依次設(shè)有絕緣材 料層和石墨層，即該另一側(cè)多層結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為石墨層、絕緣材料層、石墨層和活性金屬層。根據(jù)前述的陽極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)，在所述石墨層和活性金屬之間還 設(shè)有活性金屬層和絕緣材料層，該側(cè)多層結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為石墨層、活性金屬層、絕緣材 料層和活性金屬層。根據(jù)前述的陽極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，在所述石墨層和活性金屬之間 還設(shè)有活性金屬層和絕緣材料層，該側(cè)多層結(jié)構(gòu)由外向內(nèi)依次為石墨層、活性金屬層、絕緣 材料層和活性金屬層。根據(jù)前述的陽極板，其特征在于該一側(cè)的石墨外層，還設(shè)有一層活性金屬層。根據(jù)前述所述的陽極板，其中所述的絕緣材料層為玻璃鋼層。優(yōu)選的陽極板由如下7層結(jié)構(gòu)依次組成石墨層、玻璃鋼層、石墨層、活性金屬層、 石墨層、玻璃鋼層和石墨層。用于本發(fā)明的過渡板，可以參見申請人于同日申請的、發(fā)明名稱為“EFT惰性復(fù)合 電極的過渡板及其制備方法，包含該過渡板的電解設(shè)備”的專利申請，其全文引入本文作為參考。過渡板的基本結(jié)構(gòu)如下—種電極板，其至少包括四層結(jié)構(gòu)，包括石墨層、中間層、石墨層以及外層的四層 結(jié)構(gòu)。根據(jù)前述的電極板，其中所述的中間層及外層分別為活性金屬層、不銹鋼層或碳 鋼層。根據(jù)前述的電極板，其中的活性金屬層為鐵層或鋁層。優(yōu)選地，在多層結(jié)構(gòu)一側(cè)的石墨層外側(cè)還包括一層活性金屬層、不銹鋼層或碳鋼 層，以及任選的石墨層。優(yōu)選地，在外層的外側(cè)還包括一層活性金屬層、不銹鋼層或碳鋼層，以及任選的石
墨層o根據(jù)前述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)一側(cè)的石墨層外側(cè)，由內(nèi)向外依次由絕緣 材料層、石墨層、活性金屬層、石墨層、任選地絕緣材料層、及任選地石墨層組成。優(yōu)選的過渡板由如下方式實(shí)現(xiàn)由石墨層、沖刺后的活性金屬層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、活性金屬層、石墨層、 玻璃鋼層、石墨層依次組成的9層結(jié)構(gòu)；根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案，優(yōu)選的過渡板由至少9層結(jié)構(gòu)組成，依次包括石墨 層、碳鋼板層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、鋁層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層的9層結(jié)構(gòu)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述過渡板至少由石墨層、沖刺后的活性金屬層、石墨 層、活性金屬層依次組成的4層結(jié)構(gòu)組成。其中所述的活性金屬層也可以被碳鋼層或者不 銹鋼層替代。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述過渡板由至少4層結(jié)構(gòu)組成，依次包括石墨層、碳鋼 板層、石墨層、鋁層。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述過渡板至少由石墨層、沖刺后的活性金屬層、石墨 層、活性金屬層及石墨層依次組成的5層結(jié)構(gòu)。其中所述的活性金屬層也可以被碳鋼層或 者不銹鋼層替代。根據(jù)前述的電極，優(yōu)選對活性金屬層，優(yōu)選鋁板或鐵板層，更優(yōu)選鐵板層進(jìn)行沖刺處理。所述絕緣材料優(yōu)選為玻璃鋼層，優(yōu)選由環(huán)氧樹脂和玻璃纖維復(fù)合而成的玻璃鋼層。盡管本發(fā)明的過渡板并不直接與外加電源連接，但在電解槽中，本發(fā)明的過渡板 本身實(shí)際上相當(dāng)于同時(shí)兼具陽極板和陰極板的特性。在本發(fā)明的電解設(shè)備中，使用過渡板的作用是是能夠降低電流和增強(qiáng)廢水處理能 力。當(dāng)陽極板和陰極板組成的電解槽中無過渡板時(shí)，同樣水質(zhì)下，單極接線法電流會大于 1000A，但當(dāng)存在過渡板時(shí)，則同一水質(zhì)的多極接線法電流不超過800A，優(yōu)選不超過600A， 更優(yōu)選不超過500A，最優(yōu)選不超過400A。當(dāng)采用直流電源時(shí)，當(dāng)在陰極板和陽極板中間使用過渡板時(shí)，優(yōu)選至少2塊過渡 板，更優(yōu)選至少3塊過渡板。如果采用高壓脈沖和高頻脈沖電源時(shí)，過渡板可以無限制。在本發(fā)明中，使用過渡板降低電流的原因在于，該過渡板在電解設(shè)備中也可以充 當(dāng)電極，而且一塊過渡板的兩側(cè)可以分別充當(dāng)陽極、陰極，故過渡板的兩側(cè)可以設(shè)置不同。 在直流電源的條件下，由于過渡板并不與電流相通，因此實(shí)質(zhì)上起到了降低電解設(shè)備的電 流，大大降低了風(fēng)險(xiǎn)。在電極板的外表面使用石墨的原因在于，石墨不易脫落，不易被侵蝕，因此增加石 墨后，在電極的表層不會產(chǎn)生鈍化，從而能夠有效地保護(hù)電極板的使用壽命；同時(shí)也保證了 陽極和陰極設(shè)定距離間電解槽電流密度的穩(wěn)定分布，處理后的廢水能達(dá)標(biāo)排放且能長期穩(wěn)定。由于石墨為惰性材料，其本身具有獨(dú)特的耐酸、耐堿、耐高溫和優(yōu)越的導(dǎo)電性能， 通過合理的科技工藝和玻璃鋼、活性金屬粘合，加工復(fù)合成EFT惰性復(fù)合電極后，解決了電 化學(xué)技術(shù)處理廢水過程中，電極板易沾污、易結(jié)垢、易腐蝕、易鈍化、使用壽命短、運(yùn)行成本 高等問題；并能控制電極板陽極板在設(shè)定范圍內(nèi)有序釋放，負(fù)極板能長期使用，并且重金屬 可以回收。污水處理效果長期穩(wěn)定。石墨層可以選用各種不同原料的石墨，優(yōu)選膨脹石墨，更優(yōu)選含量為99. 8%以上 的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨。出于對水處理的經(jīng)濟(jì)性考慮，電極板優(yōu)選使用鐵或鋁板。為了使得進(jìn)行電解反應(yīng)的電極板與相鄰層之間的粘合力更強(qiáng)，優(yōu)選對該電解反應(yīng) 的電極板進(jìn)行沖刺處理。如果包含多層該電極板，可以選擇對部分電極板進(jìn)行沖刺處理。沖 刺處理的電極板中無需增加其他的粘合劑。為了使得廢水處理更完全，可以對陽極板和過渡板進(jìn)行穿孔，孔的形狀可以為槽 狀、圓形、橢圓形、方形等，優(yōu)選橢圓形和圓形，更優(yōu)選橢圓形。優(yōu)選含有10-40個(gè)孔，優(yōu)選 15-30個(gè)孔，更優(yōu)選20-24個(gè)孔?？讖酱笮∫蕴幚韽U水需釋放的絮凝量要求而定。
本發(fā)明的EFT復(fù)合電極污水電解設(shè)備優(yōu)選的技術(shù)方案是包括本發(fā)明的至少兩塊， 優(yōu)選至少3塊順序放置的過渡板，以及至少一塊陽極板和一塊陰極板。根據(jù)本發(fā)明，所述電極板的制備工藝包括導(dǎo)電膠壓合步驟。具體包括如下步驟a.石墨層的制備選用各種不同原料的石墨，優(yōu)選含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成 0. 4-2mm,優(yōu)選0. 6-1. 5mm,更優(yōu)選0. 8-1. 2mm,最優(yōu)選0. 9-lmm厚度的復(fù)合平板。平板的厚度并無特別要求，考慮到成本等原因，故設(shè)置成如上范圍。b.任選地惰性材料層的制備選用優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧樹脂加玻璃纖維壓成0. 3-3mm、優(yōu)選0. 5_2mm，更優(yōu)選0. 6-1. 5mm, 更優(yōu)選0. 8-lmm厚度的復(fù)合平板。c.活性金屬、碳鋼或不銹鋼層的制備選用0. 2-5mm、優(yōu)選0. 4_3mm，更優(yōu)選0. 6_2mm，還更優(yōu)選0. 8-1. 5mm,最優(yōu)選 0. 9-lmm厚的活性金屬、碳鋼或不銹鋼材料，任選地進(jìn)行沖刺處理，優(yōu)選對作為陰極面的部 分進(jìn)行沖刺處理。d.陰極板的制備將所制備得到石墨層、任選沖刺的活性金屬、碳鋼或不銹鋼層以及惰性材料層，根 據(jù)陰極板的多層結(jié)構(gòu)，順序排放用膠粘合壓平后，任選用尼龍螺栓固定平整，獲得本發(fā)明的 陰極板。優(yōu)選，在步驟d中，根據(jù)活性金屬、碳鋼或不銹鋼層數(shù)的數(shù)量，分別制成包含活性 金屬、碳鋼或不銹鋼層的第一復(fù)核材料或者第二復(fù)合材料，然后再根據(jù)多層結(jié)構(gòu)的要求，順 序排放制得所需電極板。根據(jù)本發(fā)明，上述步驟a、b、c的順序沒有特別要求，可以是以(、3或者(3、13、3等 順序。根據(jù)本發(fā)明，上述各層的原料均可以商業(yè)上獲得，或者通過本領(lǐng)域常規(guī)的工藝制 得厚度、長度、寬度不一的板層。根據(jù)本發(fā)明，所述EFT惰性復(fù)合電極的電解設(shè)備的制備工藝通過下述方式實(shí)現(xiàn)利用EFT惰性復(fù)合電極組成20-40個(gè)，優(yōu)選24-36個(gè)，更優(yōu)選26-30個(gè)間距為 80-240mm，優(yōu)選100-200mm，更優(yōu)選120_160mm的電解槽，電極接線方式為多極接線法，優(yōu)選 (+ 0 0 - 0 0 + 0 0 _)，即陽極板、過渡板、過渡板、陰極板、過渡板、過渡板，重復(fù)依次排 列接線，或者優(yōu)選(+ 0 0 0 - 0 0 0 + 0 0 0 -)，即陽極板、過渡板、過渡板、過渡板、陰極 板、過渡板、過渡板、過渡板，重復(fù)依次排列接線。外加電源220V，變壓為12V、24V、36V，電流密度視污水水質(zhì)而定。電解槽尺寸長 4000-6000mm,優(yōu)選 4200-5600mm,更優(yōu)選 4500-4800mm ；寬 800_2000mm，優(yōu)選 1000-1500mm ； 高1000-2400mm，優(yōu)選1200_1800mm。每小時(shí)可處理8_10噸電鍍廢水。極板尺寸長800-2000mm，優(yōu)選 1000-1100mm ；寬 800_2000mm，優(yōu)選 1000-1100mm、 厚 1. 5mm 至 10mm,優(yōu)選 2_8mm，更優(yōu)選 4_6mm。采用本發(fā)明的電解設(shè)備，其優(yōu)選技術(shù)方案中，起始電流為260-420A，優(yōu)選 為275-360A，更優(yōu)選285-400A ；10分鐘后的電流為240-386A，優(yōu)選256-300A，更優(yōu)選 275-276A ；45分鐘后的電流為180-320A，更優(yōu)選206-295A，更優(yōu)選262-270A ；60分鐘后的電流為 150-300A，優(yōu)選 175-265A，更優(yōu)選 230-250A。根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方案，起始電流275A、10分鐘256A、45分鐘206A、60分鐘175A。根據(jù)另一實(shí)施方案，起始電流385A、10分鐘275A、45分鐘262A、60分鐘230A。根據(jù)另一實(shí)施方案，起始電流360A、10分鐘276A、45分鐘270A、60分鐘265A。根據(jù)另一實(shí)施方案，起始電流420A、10分鐘386A、45分鐘295A、60分鐘265A。本發(fā)明的廢水處理工藝流程是，將污水，如電鍍污水通入到含有本發(fā)明電極板的 污水處理設(shè)備(EFT)中，然后通過EFT-pH自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后將經(jīng)調(diào)節(jié)后的污水分 別通入多個(gè)并排的泥水分離箱中，經(jīng)分離后的清水直接通入清水收集池中，并將雜質(zhì)部分 通入淤泥收集池中。如需進(jìn)一步處理，還將清水收集池中獲得的清水通入碳砂過濾塔進(jìn)行 二次處理，然后將處理后的廢水回用或排放到清水池中待用。在外加電壓的作用下，利用EFT惰性復(fù)合電極，作為陽極和陰極電極板處理廢水 時(shí)的耗材材料。使用本發(fā)明經(jīng)過加工復(fù)合成的EFT惰性復(fù)合電極，在廢水處理中作為正負(fù) 電極材料后，處理的廢水能長期穩(wěn)定，能達(dá)標(biāo)排放，運(yùn)行成本非常低；解決了電化學(xué)技術(shù)處 理廢水領(lǐng)域中電極板易老化、耗能高等問題。為治理生活污水、工業(yè)污水開創(chuàng)了新的材料技 術(shù)革命。此材料革命性的成功將給電化學(xué)技術(shù)在污水治理中發(fā)揮積極的作用，同時(shí)將為節(jié) 約水資源和保護(hù)環(huán)境做出貢獻(xiàn)。使用本發(fā)明的電極板，經(jīng)加工復(fù)合成的EFT惰性復(fù)合電極后，就解決了以上問題， 每天處理150噸電鍍廢水使用壽命400天以上，大大降低了廢水處理成本。采用本發(fā)明的EFT惰性復(fù)合電極，作為處理污水中電絮凝的技術(shù)特點(diǎn)，可以在污 水處理中回收有價(jià)值的物質(zhì)。不僅可以處理單一的含Cr( VI)的廢水，其鐵氧體作用和共 沉淀作用還可以處理含Cr ( VI)、Cr3+、CU2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+、Pb2+等多種重金屬離子的綜合性 電鍍廢水，無需分流，一次處理達(dá)標(biāo)，大大地簡化了處理流程，且處理后的水質(zhì)穩(wěn)定。由于電 絮凝工藝后端還有加石灰乳混凝沉淀單元，這進(jìn)一步保障了重金屬離子的去除效果。如處 理電鍍、電解廢水時(shí)，可以同時(shí)回收鉻或銅等30多種貴金屬；在垃圾滲濾液處理中，可以去 除重金屬、除鹽、殺菌，并保留其中的氮、磷、鉀及有機(jī)質(zhì)，使其成為有機(jī)無機(jī)復(fù)合液肥等；使 用EFT惰性復(fù)合電極技術(shù)處理污水時(shí)對諸如COD、BOD、NH4-N、大腸桿菌、懸浮物、重金屬等 的除去率高達(dá)99%。所以EFT惰性復(fù)合電極技術(shù)出現(xiàn)，讓污水處理資源化成為現(xiàn)實(shí)，使傳統(tǒng) 的污水處理觀念有了一個(gè)新的發(fā)展。該EFT惰性復(fù)合電極制成電解槽以及設(shè)備后，通過對電鍍廢水的處理，30多種金 屬離子可從水溶液中電沉積到陰極EFT惰性復(fù)合電極上，包括貴金屬和重金屬。重金屬處 理率幾乎百分之百，同時(shí)非金屬的處理率也達(dá)到了 96. 5 %。EFT惰性復(fù)合電極制成電解槽以及設(shè)備，可廣泛應(yīng)用于處理各種電鍍、染料、顏料、 涂料、農(nóng)藥、醫(yī)藥、獸藥、炸藥等生產(chǎn)廢水；煉油廢水、油田廢水和其他精細(xì)化工廢水，具有除 濁脫色，降低COD、B0D，尤其對脫色及去除重金屬效果更加顯著；特別是汽車洗車場應(yīng)用該 設(shè)備后，更能有效地去除洗車廢水中的懸浮物、各類膠體、各類細(xì)菌、分散油、乳化油、去除 水中臭味，廢水處理水質(zhì)達(dá)到生活雜用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。


附圖1 實(shí)施例1的陰極板示意圖結(jié)構(gòu)
附圖2 實(shí)施例2的陰極板示意圖結(jié)構(gòu)附圖3 實(shí)施例3的陰極板示意圖結(jié)構(gòu)附圖4 根據(jù)本發(fā)明方法制備的陰極板結(jié)構(gòu)附圖5 :EFT污水處理電解槽剖面示意圖附圖6 :EFT污水處理電化學(xué)工藝流程圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步描述，需要說明的是，下述實(shí)施例不能作為對 本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，任何在本發(fā)明基礎(chǔ)上作出的改進(jìn)都在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。實(shí)施例1.陰極板，由石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、沖刺后的 鐵層及石墨層依次組成的7層結(jié)構(gòu)第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成0. 8mm厚度的復(fù)合平板各4塊。第二步玻璃鋼層的制備選用優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧樹脂加玻璃纖維壓成0. 6mm厚度的復(fù)合平板1塊。第三步活性金屬層的制備選用1mm厚度的活性金屬鐵材料兩塊，進(jìn)行沖刺處理。第四步過渡板的制備將0. 8mm的石墨層、1mm厚度的沖刺后的活性金屬鐵層以及0. 8mm的石墨層依次用 膠粘合壓平后，獲得兩塊復(fù)合材料。然后將兩塊復(fù)合材料分別放置在玻璃鋼層的兩側(cè)，用導(dǎo)電膠粘合壓平后，再用尼 龍螺栓固定平整，從而獲得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例2.陰極板，由石墨層、鋁層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成0. 6mm厚度的復(fù)合平板各2塊。第二步活性金屬層的制備選用1mm厚度的活性金屬鋁材料。第三步過渡板的制備將0. 6mm的石墨層、1mm厚度的活性金屬鋁層以及0. 6mm的石墨層依次用膠粘合壓 平后，獲得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例3.陰極板，由石墨層、鋁層、石墨層、鋁層、石墨層依次組成的5層結(jié)構(gòu)第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成0. 8mm厚度的復(fù)合平板各3塊。第二步活性金屬層的制備選用1mm厚度的活性金屬鋁材料。第三步過渡板的制備將石墨層、活性金屬鋁層、石墨層、活性金屬鋁層以及石墨層依次用膠粘合壓平 后，獲得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例4.陰極板，由石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)
第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成1mm厚度的復(fù)合平板各2塊。第二步活性金屬層的制備選用0. 8mm厚度的活性金屬鐵材料進(jìn)行沖刺處理。第三步陰極板的制備將1mm的石墨層、0.8mm厚度的沖刺后的鐵層以及1mm的石墨層依次用膠粘合壓平 后，獲得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例5.陰極板，由石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層依次 組成的5層結(jié)構(gòu)第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成0. 5mm厚度的復(fù)合平板各3塊。第二步活性金屬層的制備選用1. 2mm厚的活性金屬鐵材料各兩塊，進(jìn)行沖刺處理。第三步陰極板的制備將石墨層、沖刺后的鐵層、石墨層、沖刺后的鐵層以及石墨層依次用膠粘合壓平 后，獲得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例6.陰極板，由石墨層、碳鋼板層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、碳鋼板層、石 墨層的7層結(jié)構(gòu)組成第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成0. 5mm厚度的復(fù)合平板各4塊。第二步玻璃鋼層的制備選用優(yōu)質(zhì)的環(huán)氧樹脂加玻璃纖維壓成1mm厚度的復(fù)合平板1塊。第三步活性金屬層的制備 分別選用0. 3mm和0. 5mm厚度的碳鋼板層材料兩塊待用。第四步過渡板的制備將0. 5mm石墨層、0. 3mm碳鋼板層、0. 5mm石墨層依次用膠粘合壓平后，獲得第一復(fù) 合材料，再將0. 5mm石墨層、0. 5mm碳鋼板層、0. 5mm石墨層依次用膠粘合壓平后，獲得第二 復(fù)合材料。然后將兩塊復(fù)合材料分別放置在1mm玻璃鋼層的兩側(cè)，用導(dǎo)電膠粘合壓平后，再 用尼龍螺栓固定平整，從而獲得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例7陰極板，由石墨層、碳鋼板層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)第一步石墨層的制備選用含量為99. 8%以上的優(yōu)質(zhì)膨脹石墨蠕蟲壓成1mm厚度的復(fù)合平板各2塊。第二步活性金屬層的制備選用0. 5mm厚的碳鋼板層待用。第三步陰極板的制備將的石墨層、0. 5_厚的碳鋼板層以及的石墨層依次用膠粘合壓平后，獲 得本發(fā)明的陰極板。實(shí)施例8. EFT污水處理設(shè)備
EFT污水處理設(shè)備一如附圖所示，本發(fā)明的污水處理設(shè)備內(nèi)部由陽極板、兩塊過渡板、陰極板、兩塊過 渡板交替依次排列，總計(jì)31塊板。所述陽極板由石墨層、玻璃鋼層、石墨層、鋁層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層7層結(jié) 構(gòu)組成；其中各石墨層的厚度為0. 5mm ；鋁層的厚度為0. 8mm ；玻璃鋼層的厚度為1mm，制備 工藝與本發(fā)明陰極板的工藝相同，采用膠粘合壓平后，獲得陽極板。所述陰極板由實(shí)施例1的陰極板構(gòu)成，即由石墨層、沖刺后的活性金屬層、石墨 層、玻璃鋼層、石墨層、沖刺后的活性金屬層及石墨層依次組成的7層結(jié)構(gòu)組成；其中各石 墨層的厚度為0. 8mm、沖刺后的鐵層厚1mm以及0. 6mm厚的玻璃鋼層。所述過渡板由石墨層、沖刺后的活性金屬層、石墨層、活性金屬層及石墨層依次 組成的5層結(jié)構(gòu)組成，其中石墨層的厚度為1mm，一塊鋁層為0. 8mm厚，沖刺的鐵板層厚 0. 8mm，制備工藝與本發(fā)明陰極板的工藝相同，采用膠粘合壓平后，獲得過渡板。EFT污水處理設(shè)備二如附圖所示，本發(fā)明的污水處理設(shè)備內(nèi)部由陽極板、兩塊過渡板、陰極板、兩塊過 渡板交替依次排列，總計(jì)27塊板。所述陽極板由石墨層、玻璃鋼層、石墨層、鋁層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層7層結(jié) 構(gòu)組成；其中各石墨層的厚度為0. 8mm ；鋁層的厚度為1mm ；玻璃鋼層的厚度為0. 8mm，制備 工藝與本發(fā)明陰極板的工藝相同，采用膠粘合壓平后，獲得陽極板。所述陰極板由實(shí)施例3的陰極板，即由石墨層、活性金屬層、石墨層、活性金屬層、 石墨層依次組成的5層結(jié)構(gòu)組成；其中各石墨層的厚度為0. 8mm、鋁層厚1mm。所述過渡板由石墨層、沖刺后的活性金屬層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層、活性金屬 層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層依次組成的9層結(jié)構(gòu)組成，其中石墨層的厚度為0. 5mm，一塊 鋁層為1mm厚，沖刺的鐵板層厚1mm，玻璃鋼層厚為0. 5mm，制備工藝與本發(fā)明陰極板的工藝 相同，采用膠粘合壓平后，獲得過渡板。EFT污水處理設(shè)備三如附圖所示，本發(fā)明的污水處理設(shè)備內(nèi)部由陽極板、兩塊過渡板、陰極板、兩塊過 渡板交替依次排列，總計(jì)31塊板。所述陽極板由石墨層、玻璃鋼層、石墨層、鋁層、石墨層、玻璃鋼層、石墨層7層結(jié) 構(gòu)組成；其中各石墨層的厚度為0. 6mm ；鋁層的厚度為1. 2mm ；玻璃鋼層的厚度為0. 8mm，制 備工藝與本發(fā)明陰極板的工藝相同，采用膠粘合壓平后，獲得陽極板。所述陰極板實(shí)施例2，即由石墨層、鋁層、石墨層依次組成的3層結(jié)構(gòu)組成；其中各 石墨層的厚度為0. 6mm、鋁層厚1mm。所述過渡板由石墨層、沖刺后的鋁層、石墨層、鋁層依次組成的4層結(jié)構(gòu)其中石墨 層的厚度為0. 8mm，鋁層為1mm厚，沖刺的鐵板層厚1mm，制備工藝與本發(fā)明陰極板的工藝相 同，采用膠粘合壓平后，獲得過渡板。EFT污水處理設(shè)備四如附圖所示，本發(fā)明的污水處理設(shè)備內(nèi)部由陽極板、兩塊過渡板、陰極板、兩塊過 渡板交替依次排列，總計(jì)31塊板。所述陽極板由石墨層、玻璃鋼層0. 5_、石墨層0. 5_、鋁層3_、石墨層0. 5_、玻璃鋼層0. 5mm、石墨層1mm的7層結(jié)構(gòu)組成，制備工藝與本發(fā)明過渡板的工藝相同，采用膠 粘合壓平后，獲得陽極板。所述陰極板由實(shí)施例6，即由石墨層0. 5mm、碳鋼板層0. 3mm、石墨層0. 5mm、玻璃鋼 層1mm、石墨層0. 5mm、碳鋼板層0. 5mm、石墨層0. 5mm的7層結(jié)構(gòu)組成；制備工藝與本發(fā)明 過渡板的工藝相同，采用膠粘合壓平后，獲得陰極板。所述過渡板由石墨層0. 5mm、碳鋼板層0. 2mm、石墨層0. 5mm、玻璃鋼層0. 5mm、石墨 0. 5mm、鋁層2mm、石墨層0. 5mm、玻璃鋼層0. 5mm、石墨0. 5mm的9層結(jié)構(gòu)組成。EFT污水處理設(shè)備五如附圖所示，本發(fā)明的污水處理設(shè)備內(nèi)部由陽極板、兩塊過渡板、陰極板、兩塊過 渡板交替依次排列，總計(jì)31塊板。所述陽極板由石墨層、玻璃鋼層0. 5_、石墨層0. 5_、鋁層3_、石墨層0. 5_、 玻璃鋼層0. 5mm、石墨層1mm的7層結(jié)構(gòu)組成，制備工藝與本發(fā)明過渡板的工藝相同，采用膠 粘合壓平后，獲得陽極板。所述陰極板由實(shí)施例7，即石墨層1mm、碳鋼板層0. 5mm、石墨層1mm的3層結(jié)構(gòu)組 成；制備工藝與本發(fā)明過渡板的工藝相同，采用膠粘合壓平后，獲得陰極板。所述過渡極板由石墨層1mm、碳鋼板層0. 5mm、石墨層1mm、鋁層3mm的4層結(jié)構(gòu)組 成。實(shí)施例9. EFT廢水處理工藝流程如附圖所示，本發(fā)明的廢水處理工藝流程是，將污水，如電鍍污水通入到含有本發(fā) 明電極板的污水處理設(shè)備(EFT)中，然后通過EFT-pH自動(dòng)調(diào)節(jié)機(jī)進(jìn)行調(diào)節(jié)，然后將經(jīng)調(diào)節(jié) 后的污水分別通入多個(gè)并排的泥水分離箱中，經(jīng)分離后的清水直接通入清水收集池中，并 將雜質(zhì)部分通入淤泥收集池中。如需進(jìn)一步處理，還將清水收集池中獲得的清水通入碳砂 過濾塔進(jìn)行二次處理，然后將處理后的廢水回用或排放到清水池中待用。實(shí)施例10.復(fù)合電極的應(yīng)用實(shí)例一利用EFT惰性復(fù)合電極處理污水利用EFT惰性復(fù)合電極處理污水時(shí)的實(shí)例1針對某電鍍廠日處理量150噸的電鍍廢水按實(shí)施例7的工藝進(jìn)行廢水處理，利用 本發(fā)明實(shí)施例8的EFT惰性處理設(shè)備一處理60分鐘后，水質(zhì)可用于回用、達(dá)到國家2008特 別排放標(biāo)準(zhǔn)。利用EFT惰性復(fù)合電極組成30個(gè)間距為160mm的電解槽。電極接線方式為多極 接線法(+ 00-00 + 00 -)，外加電源220V變壓為12V、24V、36V，電流密度示污水水質(zhì) 而定。電解槽尺寸長5000mm、寬1500mm、高1800mm(每小時(shí)處理10噸電鍍廢水)電極板尺寸長 1100mm、寬 1100mm、厚(1. 5讓至 5. 5mm)起始電流360A、10 分鐘 276A、45 分鐘 270A、60 分鐘 265A處理60分鐘的污水有當(dāng)?shù)丨h(huán)保監(jiān)測站監(jiān)測，數(shù)據(jù)結(jié)果為表一
權(quán)利要求
一種電極板，其包括多層結(jié)構(gòu)，至少由內(nèi)層的中間層、以及在所述中間層兩側(cè)的石墨層的三層結(jié)構(gòu)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電極板，其中所述的中間層為活性金屬層、不銹鋼層或碳鋼層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電極板，其中的活性金屬層為鐵層或鋁層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)的石墨層外側(cè)， 由內(nèi)向外還依次設(shè)置活性金屬層和石墨層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的另一側(cè)的石墨外層，由內(nèi)向外 還設(shè)有活性金屬層和石墨層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的一側(cè)，在所述石墨層 外側(cè)，由內(nèi)向外還設(shè)有絕緣材料層、石墨層、中間層和石墨層，其中所述中間層為活性金屬 層、不銹鋼層或碳鋼層。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電極板，其中在該多層結(jié)構(gòu)的另一側(cè)，在所述石墨層外側(cè)，由 內(nèi)向外還包括絕緣材料層、石墨層、中間層和石墨層，其中所述中間層為活性金屬層、不銹 鋼層或碳鋼層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于在一側(cè)的石墨層和中間層之間 還設(shè)有絕緣材料層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于在另一側(cè)的石墨層和中間層之 間設(shè)有絕緣材料層。
10.根據(jù)權(quán)利要求6-11任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于所述的絕緣材料層為玻璃鋼層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電極板，其中所述的玻璃鋼層為環(huán)氧樹脂和玻璃纖維的復(fù) 合材料層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1-11任一項(xiàng)所述的電極板，其特征在于該電極板用作陰極板。
13.一種電解設(shè)備，其特征在于包含權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)的電極板。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電解設(shè)備，其特征在于該電解設(shè)備至少包括一個(gè)陽極板、以及 位于陰極板和陽極板之間的過渡板。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的電解設(shè)備，其特征在于，該電解設(shè)備包括至少一塊權(quán)利要求 1-12任一項(xiàng)的電極板作為陰極板，至少一塊陽極板，以及位于陰極板和陽極板之間的至少 兩塊、優(yōu)選三塊過渡板。
16.一種權(quán)利要求1-12任一項(xiàng)所述的電極板的制造方法，其特征在于包括導(dǎo)電膠壓合 步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)境友好技術(shù)(EFT，Environment Friendly Technology)的惰性復(fù)合電極的電極板，尤其是惰性復(fù)合電極的陰極板，該電極板的制備方法及其應(yīng)用。使用本發(fā)明的電極板，處理后污水可以達(dá)標(biāo)排放，而且電極板的使用壽命大大延長。
文檔編號C25B11/00GK101985759SQ20101026656
公開日2011年3月16日 申請日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者張定軍, 蔣亞熙 申請人:蔣亞熙;張定軍