公布日：2023.10.13
申請(qǐng)日：2023.07.13
分類號(hào)：C25B9/23(2021.01)I;C02F1/461(2023.01)I;C25B9/015(2021.01)I;C25B15/08(2006.01)I;C25B11/031(2021.01)I;C25B1/04(2021.01)I
摘要
本發(fā)明屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種污水處理制氫設(shè)備，通過電催化方式對(duì)高有機(jī)物濃度的污水進(jìn)行處理并制氫收集，包括豎向設(shè)置的罐體，罐體內(nèi)具有空腔，空腔內(nèi)具有透水的蜂窩陽極；所述蜂窩陽極具有若干沿罐體軸線設(shè)置且貫穿的通孔，通孔內(nèi)具有貼合其內(nèi)壁設(shè)置的離子交換膜；所述離子交換膜延伸整個(gè)通孔，由離子交換膜將罐體內(nèi)空腔分隔為內(nèi)空間和外空間，內(nèi)空間設(shè)有陰極結(jié)構(gòu)，陰極結(jié)構(gòu)和蜂窩陽極通過線纜與外部供電線路連接，由外部管路向設(shè)置在罐體底部且同時(shí)連通內(nèi)空間和外空間的進(jìn)水室通入污水進(jìn)行處理；罐體頂部具有分別連接外空間和內(nèi)空間的管道，通過連通內(nèi)空間的管道排水排氣，并對(duì)連接內(nèi)空間的管道中排出的氫氣進(jìn)行處理和收集。
權(quán)利要求書
1.一種污水處理制氫設(shè)備，通過電催化方式對(duì)高有機(jī)物濃度的污水進(jìn)行處理并制氫收集，其特征在于：包括豎向設(shè)置的罐體，罐體內(nèi)具有空腔，空腔內(nèi)具有透水的蜂窩陽極(9)；所述蜂窩陽極(8)具有若干沿罐體軸線設(shè)置且貫穿的通孔，通孔內(nèi)具有貼合其內(nèi)壁設(shè)置的離子交換膜(10)；所述離子交換膜(10)延伸整個(gè)通孔，由離子交換膜(10)將罐體內(nèi)空腔分隔為內(nèi)空間和外空間，內(nèi)空間設(shè)有陰極結(jié)構(gòu)，陰極結(jié)構(gòu)和蜂窩陽極(8)通過線纜與外部供電線路連接，由外部管路向設(shè)置在罐體底部且同時(shí)連通內(nèi)空間和外空間的進(jìn)水室(301)通入污水進(jìn)行處理；罐體頂部具有分別連接外空間和內(nèi)空間的管道，通過連通內(nèi)空間的管道排水排氣，并對(duì)連接內(nèi)空間的管道中排出的氫氣進(jìn)行處理和收集。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種污水處理制氫設(shè)備，其特征在于：所述罐體包括桶身(1)以及分別設(shè)置在桶身(1)上開口處的頂蓋(2)、設(shè)置在桶身(1)下開口處的底蓋(3)；頂蓋(2)扣合在上開口處并形成連通外空間的第二集氣室(202)，第二集氣室(202)通過設(shè)有的第二排氣口(6)與外部管路連通；在第二集氣室(202)內(nèi)設(shè)有插入通孔內(nèi)并與內(nèi)空間密封連接的集氣管(11)，在頂蓋(2)內(nèi)部設(shè)有與集氣管(11)連通的第一集氣室(201)，頂蓋(2)上設(shè)有與第一集氣室(201)連通的第一排氣口(5)，通過第一排氣口(5)與外部管路連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水處理制氫設(shè)備，其特征在于：所述頂蓋(2)上還覆蓋有排氣罩(4)，所述排氣罩(4)與頂蓋(2)外壁之間形成一個(gè)排氣室，所述頂蓋(2)上設(shè)有連通第二集氣室(201)與排氣室的連通口(203)，所述第二排氣口(6)設(shè)置在排氣罩(4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水處理制氫設(shè)備，其特征在于：所述陰極結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在通孔內(nèi)的陰極桿(7)，所述陰極桿(7)為鏤空的管材結(jié)構(gòu)，其處于通孔朝向頂蓋(2)一側(cè)開口處內(nèi)沿與對(duì)應(yīng)通孔內(nèi)的離子交換膜(10)密封連接；陰極桿(7)頂部向通孔外延伸并與頂蓋(2)固定連接，在陰極桿(7)內(nèi)設(shè)有集氣管(11)，集氣管(11)一端沿陰極桿(7)內(nèi)延伸并與頂蓋(2)的第一集氣室(202)連通，集氣管(11)表面具有若干均勻分布的小孔，在內(nèi)空間內(nèi)生成的氫氣通過集氣管(11)進(jìn)入第一集氣室(202)內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種污水處理制氫設(shè)備，其特征在于：所述底蓋(3)扣合在桶身(1)下部開口處并在其內(nèi)部形成進(jìn)水室(301)，底蓋(3)上設(shè)有連通進(jìn)水室(301)的進(jìn)水口(9)；桶身(1)底部連通進(jìn)水室(301)，并在桶身(1)內(nèi)壁上設(shè)有支撐蜂窩陽極(8)限位環(huán)，所述蜂窩陽極(8)抵靠在限位環(huán)上；內(nèi)空間和外空間均與進(jìn)水室(301)聯(lián)通，所述陰極桿(7)靠近底蓋(3)的一端距離通孔下部開口具有間距D，間距D的長(zhǎng)度不小于通孔長(zhǎng)度的20％。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水處理制氫設(shè)備，其特征在于：所述桶身(1)與頂蓋(2)、底蓋(3)之間通過法蘭連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種污水處理制氫設(shè)備，其特征在于：所述桶身(1)與頂蓋(2)、底蓋(3)的連接處均設(shè)有密封圈。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種污水處理制氫設(shè)備，通過一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，通過蜂窩狀特征的陽極材料與陰極結(jié)構(gòu)配合，在實(shí)現(xiàn)高效電催化處理的同時(shí)，還能夠?qū)⒉煌姌O處產(chǎn)生的氣體進(jìn)行收集，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：
第一方面，本發(fā)明提供一種污水處理制氫設(shè)備，通過電催化方式對(duì)高有機(jī)物濃度的污水進(jìn)行處理并制氫收集，包括豎向設(shè)置的罐體，罐體內(nèi)具有空腔，空腔內(nèi)具有透水的蜂窩陽極；
所述蜂窩陽極具有若干沿罐體軸線設(shè)置且貫穿的通孔，通孔內(nèi)具有貼合其內(nèi)壁設(shè)置的離子交換膜；
所述離子交換膜延伸整個(gè)通孔，由離子交換膜將罐體內(nèi)空腔分隔為內(nèi)空間和外空間，內(nèi)空間設(shè)有陰極結(jié)構(gòu)，陰極結(jié)構(gòu)和蜂窩陽極通過線纜與外部供電線路連接，由外部管路向設(shè)置在罐體底部且同時(shí)連通內(nèi)空間和外空間的進(jìn)水室通入污水進(jìn)行處理；
罐體頂部具有分別連接外空間和內(nèi)空間的管道，通過連通內(nèi)空間的管道排水排氣，并對(duì)連接內(nèi)空間的管道中排出的氫氣進(jìn)行處理和收集。
結(jié)合第一方面，本發(fā)明提供第一方面的第一種實(shí)施方式，所述罐體包括桶身以及分別設(shè)置在桶身上開口處的頂蓋、設(shè)置在桶身下開口處的底蓋；
頂蓋扣合在上開口處并形成連通外空間的第二集氣室，第二集氣室通過設(shè)有的第二排氣口與外部管路連通；
在第二集氣室內(nèi)設(shè)有插入通孔內(nèi)并與內(nèi)空間密封連接的集氣管，在頂蓋內(nèi)部設(shè)有與集氣管連通的第一集氣室，頂蓋上設(shè)有與第一集氣室連通的第一排氣口，通過第一排氣口與外部管路連通。
結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供第一方面的第二種實(shí)施方式，所述頂蓋上還覆蓋有排氣罩，所述排氣罩與頂蓋外壁之間形成一個(gè)排氣室，所述頂蓋上設(shè)有連通第二集氣室與排氣室的連通口，所述第二排氣口設(shè)置在排氣罩上。
結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供第一方面的第三種實(shí)施方式，所述陰極結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在通孔內(nèi)的陰極桿，所述陰極桿為鏤空的管材結(jié)構(gòu)，其處于通孔朝向頂蓋一側(cè)開口處內(nèi)沿與對(duì)應(yīng)通孔內(nèi)的離子交換膜密封連接；
陰極桿頂部向通孔外延伸并與頂蓋固定連接，在陰極桿內(nèi)設(shè)有集氣管，集氣管一端沿陰極桿內(nèi)延伸并與頂蓋的第一集氣室連通，集氣管表面具有若干均勻分布的小孔，在內(nèi)空間內(nèi)生成的氫氣通過集氣管進(jìn)入第一集氣室內(nèi)。
結(jié)合第一方面的第三種實(shí)施方式，本發(fā)明提供第一方面的第四種實(shí)施方式，所述底蓋扣合在桶身下部開口處并在其內(nèi)部形成進(jìn)水室，底蓋上設(shè)有連通進(jìn)水室的進(jìn)水口；
桶身底部連通進(jìn)水室，并在桶身內(nèi)壁上設(shè)有支撐蜂窩陽極限位環(huán)，所述蜂窩陽極抵靠在限位環(huán)上；
內(nèi)空間和外空間均與進(jìn)水室聯(lián)通，所述陰極桿靠近底蓋的一端距離通孔下部開口具有間距D，間距D的長(zhǎng)度不小于通孔長(zhǎng)度的20％。
結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供第一方面的第五種實(shí)施方式，所述桶身與頂蓋、底蓋之間通過法蘭連接。
結(jié)合第一方面的第一種實(shí)施方式，本發(fā)明提供第一方面的第六種實(shí)施方式，所述桶身與頂蓋、底蓋的連接處均設(shè)有密封圈。
本發(fā)明的有益效果為：
(1)本發(fā)明通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用一體式的立式罐體結(jié)構(gòu)，并利用氣體在水中自然向上排出的特性，從下部連通正負(fù)極兩個(gè)腔室，在上部密封分割實(shí)現(xiàn)正負(fù)極氣體的分別收集，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成本較低，且能夠在有限的空間內(nèi)高效的進(jìn)行污水電催化處理和制氫收集；
(2)本發(fā)明在罐體內(nèi)采用蜂窩陽極結(jié)構(gòu)和插設(shè)在蜂窩陽極中的若干陰極桿結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)污水的電催化處理，利用蜂窩陽極疏松多孔的特性布水，從而增加接觸面積，提高處理效率，方便更換。
（發(fā)明人：王誠(chéng);雷憲章;亢旗軍;王博）
