一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器和处理方法

本发明涉及水处理，尤其是涉及一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器和处理方法。

背景技术：

1、在当前工业生产过程中，结垢和腐蚀问题在循环冷却水系统中十分普遍。随着环境保护政策日益严格，要求循环水系统在高浓缩倍数下运行，甚至将经二级处理的城市污水、反渗透浓盐水等应用于循环冷却系统，这导致循环水水质恶化，系统中出现更严重的结垢和腐蚀趋势，直接影响了工业生产的正常运行。在循环冷却水系统中，当循环水通过冷却管时，由于冷却管表面温度较高，水中的成垢物质将会在冷却管表面生成钙镁等无机盐沉淀，这种水垢的形成容易堵塞管道和设备，严重影响传热效率和循环冷却水的正常运行。为了解决由高盐水引起的结垢和腐蚀问题，必须采取适当措施来降低循环冷却水中的硬度和碱度，确保系统的稳定运行。

2、目前已经有许多方法用于水体的软化，主要包括药剂软化法、离子交换软化法、膜分离软化法、吸附软化法和电化学软化法。其中电化学水软化在不需要添加额外化学药剂的情况下，可以通过电解方式有效去除水中的硬度离子和碱度离子，从而防止水垢的产生，进而保持管道表面清洁，并有利于进一步提高水的浓缩倍数，降低循环水污水排放。但目前常规的电化学软化反应器在使用中阴极产生的oh-与阳极产生的h+能较快中和，导致电化学水软化的效率较低。同时电解过程中阴极表面逐步被无机盐类水垢覆盖，导致阴极失活，从而降低硬度去除效率；而阳极表面生成活性物质如次氯酸根离子，又会增大水对碳钢等金属的腐蚀性。

3、因此，对常规电化学水软化反应器进行改进，改善以上问题，对于工业化推广电化学水软化技术具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器和处理方法。通过在阴阳极间内置隔离膜，有效减缓了水流和气泡的运动，可以有效抑制阳极和阴极分别产生的h+和oh-的中和反应发生，使大部分oh-在阴极区域并保持较高的浓度，驱动硬度离子在此区域发生均相结晶反应，从而实现对水中硬度的高效去除。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

3、本发明提供一种提高电化学水软化效率和降低电解水对金属腐蚀性的反应器，包括阴极、阳极，所述活性炭隔板包括活性炭、尼龙网和中心镂空的隔板，所述活性炭填充于隔板内，所述尼龙网套设于隔板外；

4、所述活性炭隔板阻隔了阳极和阴极分别产生的h+和oh-在水流、气泡的作用下的中和，抑制了h+与oh-的中和反应。

5、进一步地，所述阴极为不锈钢板状电极。

6、进一步地，所述阳极为钛铱钌网状电极。

7、进一步地，所述反应槽底部设有进水口，所述进水口与蠕动泵通过管路连接。

8、进一步地，所述蠕动泵的输入端与水池连接，所述蠕动泵用于将水泵入反应槽下部。

9、进一步地，所述活性炭隔板中的活性炭颗粒吸附电解产生的次氯酸根，抑制次氯酸根对金属材料的腐蚀作用，降低水的侵蚀性。

10、进一步地，所述反应器的两侧分别设有阳极溢流出水口和阴极溢流出水口，所述阴极溢流出水口通过管道与结晶室连接，所述结晶室用于将阴极碱性水排出，以增强caco3的沉淀。

11、进一步地，所述反应器的体积为1-3l。

12、本发明还提供一种提高电化学水软化效率和降低电解水对金属腐蚀性的方法，其特征在于，将待软化水放入上述反应器中进行电化学水软化处理。

13、进一步地，采用恒流模式，电流密度为10-150a/m2。

14、与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

15、1、本发明通过在阴阳极间内置活性炭隔板，有效减缓了水流和气泡的运动，可以有效抑制阳极和阴极分别产生的h+和oh-的中和反应发生，使大部分oh-在阴极区域并保持较高的浓度，驱动硬度离子在此区域发生均相结晶反应，从而实现对水中硬度的高效去除。

16、2、本发明采用的活性炭颗粒在水中可以起到晶核作用，促进无机盐在活性炭表面的析出结晶，从而抑制阴极表面的结垢，减缓阴极表面失活现象的出现。

17、3、本发明通过活性炭隔板中的活性炭颗粒对电解产生的次氯酸根等活性物质进行吸附，可以有效抑制这些活性物质对水中金属材料的腐蚀作用，降低水的侵蚀性。

18、4、本发明制备工艺简单，反应条件容易控制，原材料易得，制备成本低，适于工业大规模生产应用。

技术特征：

1.一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，包括阴极、活性炭隔板、阳极，所述活性炭隔板包括活性炭、尼龙网和中心镂空的隔板，所述活性炭填充于隔板内，所述尼龙网套设于隔板外；

2.根据权利要求1所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述阴极为不锈钢板状电极。

3.根据权利要求1所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述阳极为钛铱钌网状电极。

4.根据权利要求1所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述反应槽底部设有进水口，所述进水口与蠕动泵通过管路连接。

5.根据权利要求4所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述蠕动泵的输入端与水池连接，所述蠕动泵用于将水泵入反应槽下部。

6.根据权利要求1所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述活性炭隔板中的活性炭颗粒吸附电解产生的次氯酸根，抑制次氯酸根对金属材料的腐蚀作用，降低水的侵蚀性。

7.根据权利要求1所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述反应器的两侧分别设有阳极溢流出水口和阴极溢流出水口，所述阴极溢流出水口通过管道与结晶室连接，所述结晶室用于将阴极碱性水排出，以增强caco3的沉淀。

8.根据权利要求1所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器，其特征在于，所述反应器的体积为1-3l。

9.一种高效、低腐蚀性的电化学水软化处理方法，其特征在于，将待软化水放入如权利要求1-8任一所述的反应器中进行电化学水软化处理。

10.根据权利要求9所述的一种高效、低腐蚀性的电化学水软化处理方法，其特征在于，采用恒流模式，电流密度为10-150a/m2。

技术总结本发明涉及一种高效、低腐蚀性的电化学水软化反应器和处理方法。所述反应器包括阴极、活性炭隔板、阳极，所述活性炭隔板包括活性炭、尼龙网和中心镂空的隔板，所述活性炭填充于隔板内，所述尼龙网套设于隔板外；所述活性炭隔板阻隔了阳极和阴极分别产生的H<supgt;+</supgt;和OH<supgt;‑</supgt;在水流、气泡的作用下的中和，抑制了H<supgt;+</supgt;与OH<supgt;‑</supgt;的中和反应。与现有技术相比，本发明中制备的活性炭隔板应用于电化学反应器中可以有效地提升水软化效率，同时可以有效吸附电解所产生的次氯酸根离子等活性物质，降低电解后水体的腐蚀性；且制备工艺简单，反应条件容易控制，原材料易得，制备成本低，适于工业大规模生产应用。技术研发人员：葛红花,王俊伟,梁春晓,燕子玉,李怡,刘平受保护的技术使用者：上海电力大学技术研发日：技术公布日：2024/11/4