专利名称：经穿孔处理的eft惰性复合电极的电极板,包含该电极板的电解设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种环境友好技术(EFT，Environment Friendly ^Technology)的 惰性复合电极的电极板，尤其是经穿孔处理的EFT惰性复合电极的电极板，包含该电极板 的电解设备。
背景技术：
电化学法水处理技术被称为“环境友好”技术(EFT，Environment Friendly Technology。EFT电化学技术的要点是电絮凝/电气浮/共沉淀技术，是应用电化学氧化 还原的反应原理、控制污染的电化学法。在电解槽中通入一定电压的直流电，让废水通过 电解槽，使废水中的电解质的阴离子移向阳极，并在阳极失去电子而被氧化，阳离子移向阴 极，并在阴极得到电子而被还原。利用这种反应使污染成分生成不溶于水的沉淀物，并生成 气体从水中逸出，使废水净化。电化学法处理污水是一般化学法，物理法等方法运行成本的1/3，而且工艺简单， 操作方便，基础建设占地面积少，处理污水能够长期稳定达标排放。电化学方法治理污水， 具有无需添加氧化剂、絮凝剂等化学药品，设备体积小，占地面积少，操作简便灵活等优点。 但电化学方法一直存在着能耗大(使用电能设备运行时间长，一般3个多小时)、成本高 (电极板消耗快，主要问题是钝化，活性金属电极板)等缺点，从而大大限制了电化学方法 在处理废水领域中的应用。在外加电压的作用下，利用可溶性的阳极，产生大量的阳离子(如iV+、Al3+等)， 对废水进行凝聚沉淀，这种方法称为电凝聚。电凝聚往往伴随着气浮，在阴极有氢气被还 原，故也有称为电凝聚浮上去的。电化学法处理污水过程中，电解一段时间后，阳极会发生钝化现象，阴极会发生结 垢问题，钝化时电极表面附着一层氧化物保护膜，表现为阳极溶出停止，处理的污水不能达 标排放，而且电极材料、电能源消耗大，污水处理运行成本高等。这些问题一直困扰着电化 学法在污水处理生产化中的应用。而且目前国内外广泛采用的可溶性电极多为铁板、铝板，作为处理污水的絮凝剂， 但是电极板材料消耗太高，容易积垢，易老化，使用寿命短(30天左右)，增加了废水处理成 本。本实用新型要解决的技术问题是提供一种经穿孔处理的电极板及包含该电极板 的电解设备，其能更好地处理污水。根据本实用新型的技术方案，所述电极板通过如下方式实现(1) 一种电极板，其特征在于，所述电极板表面经穿孔处理。(2)根据(1)所述的电极板，其特征在于，所述电极板包括多层结构，至少石墨层、 中间层及石墨层的三层结构。优选中间层为活性金属层、不锈钢层或碳钢层。更优选活性 金属层为铁层或铝层。[0011](3)根据O)的电极板，其特征在于该一侧的石墨外层，还设有一层外层，所述外 层为活性金属层、不锈钢层或碳钢层。(4)根据前述任一项的电极板，其中在该多层结构的一侧，在所述中间层和石墨层 之间还依次设有绝缘材料层和石墨层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、绝缘材料层、 石墨层和中间层。(5)根据(4)所述的电极板，其中在另一侧的中间层和石墨层之间同时依次设有 绝缘材料层和石墨层，即该另一侧多层结构由外向内依次为石墨层、绝缘材料层、石墨层和 中间层。(6)根据(1)或(2)所述的电极板，其中在该多层结构的一侧，在所述石墨层和活 性金属层之间还设有活性金属层和绝缘材料层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、活 性金属层、绝缘材料层和活性金属层。(7)根据(6)所述的电极板，其中在该多层结构的另一侧，在所述石墨层和活性金 属之间还设有活性金属层和绝缘材料层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、活性金属 层、绝缘材料层和活性金属层。(8)根据(1) 一 (7)任一项所述的电极板，其中所述的绝缘材料层为玻璃钢层。(9)根据前述任一项的电极板，其中在中间层或外层的外表面进行冲刺处理。(10)根据前述任一项所述的电极板，其中在该多层结构一侧的石墨层外侧还包括 活性金属层、不锈钢层或碳钢层，以及任选的石墨层。(11)根据前述任一项所述的电极板，其中在外层外侧还包括石墨层。(12)根据前述任一项所述的电极板，其中在该多层结构一侧的石墨层外侧，由内 向外依次由绝缘材料层、石墨层、活性金属层或不锈钢层或碳钢层之一、石墨层、任选地绝 缘材料层、及任选地石墨层组成。(13)根据前述所述的电极板，其中所述的绝缘材料层为玻璃钢层。(14)根据前述任一项的电极板，其中所述的石墨层为膨胀石墨层。(15)根据前述任一项所述的电极板，其特征在于该电极板用作阳极板或过渡板。(16) 一种电解设备，其特征在于包含(1)-(8)任一项的电极板。(17)根据(16)的电解设备，其特征在于还包括阴极板。(18)根据(16)或(17)的电解设备，其特征在于该电解设备至少用作阳极板和 过渡板的电极板，其中所述过渡板位于阴极板和阳极板之间，且至少两块、更优选3块过渡 板。本实用新型对电极板进行穿孔处理的目的是为了使得废水处理更完全，如果没有 穿孔，会电解离子的释放速率较慢，而进行穿孔处理后，电解离子的释放速率明显增加，且 使得絮凝量也大大增加。优选作为阳极板和过渡板的电极板进行穿孔，孔的形状可以为槽 状、圆形、椭圆形、力形等，优选椭圆形和圆形，更优选椭圆形。优选含有10-40个孔，优选 15-30个孔，更优选20-M个孔。孔径大小以处理废水需释放的絮凝量要求而定。根据本实用新型技术方案，所述电极板用作阳极板使用，其通过如下方式实现根据本实用新型的优选实施方案，所述阳极板包括多层结构，至少由内层的活性 金属层，以及在所述活性金属两侧的石墨层的三层结构组成。优选在该多层结构的一侧，在 所述活性金属和石墨层之间还依次设有绝缘材料层和石墨层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、绝缘材料层、石墨层和活性金属层。根据前述的阳极板，其中在另一侧的活性金属和石墨层之间同时依次设有绝缘材 料层和石墨层，即该另一侧多层结构由外向内依次为石墨层、绝缘材料层、石墨层和活性金属层。根据前述的阳极板，其中在该多层结构的一侧，在所述石墨层和活性金属之间还 设有活性金属层和绝缘材料层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、活性金属层、绝缘材 料层和活性金属层。根据前述的阳极板，其中在该多层结构的另一侧，在所述石墨层和活性金属之间 还设有活性金属层和绝缘材料层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、活性金属层、绝 缘材料层和活性金属层。根据前述的阳极板，其特征在于该一侧的石墨外层，还设有一层活性金属层。根据前述所述的阳极板，其中所述的绝缘材料层为玻璃钢层。根据本实用新型的优选技术方案，用作阳极板的电极板通过如下方式实现一种电极板，其特征在于，该电极板由至少7层结构组成，其依次包括石墨层、绝 缘材料层、石墨层、活性金属层、石墨层、绝缘材料层、石墨层。其中最内层为活性金属层，在 活性金属层的两侧分别增加有至少3层，即石墨层、绝缘材料层和石墨层。其中所述的活性 金属层可以为铝或铁层。该电极板可用作阳极。根据本实用新型，优选的电极板由石墨层、玻璃钢层、石墨层、活性金属层、石墨 层、玻璃钢层、石墨层7层结构组成。根据本实用新型，最优选的电极板由石墨层、玻璃钢层、石墨层、铝层、石墨层、玻 璃钢层、石墨层7层结构组成。根据本实用新型的技术方案，本实用新型的上述电极板优选作为过渡板使用。尽 管本实用新型的过渡板并不直接与外加电源连接，但在电解槽中，本实用新型的过渡板本 身实际上相当于同时兼具阳极板和阴极板的特性。本实用新型优选对过渡板中作为阳极面 的部分进行穿孔处理。所述过渡板通过如下方式实现一种电极板，其至少包括4层结构，包括石墨层、中间层、石墨层以及外层的四层 结构。根据前述的电极板，其中所述的中间层及外层分别为活性金属层、不锈钢层或碳 钢层。其中的活性金属层为铁层或铝层。优选地，在多层结构一侧的石墨层外侧还包括一层活性金属层、不锈钢层或碳钢 层，以及任选的石墨层。优选地，在外层的外侧还包括一层活性金属层、不锈钢层或碳钢层，以及任选的石
墨层ο根据前述的电极板，其中在该多层结构一侧的石墨层外侧，由内向外依次由绝缘 材料层、石墨层、活性金属层、石墨层、任选地绝缘材料层、及任选地石墨层组成。根据本实用新型的另一优选方案，作为过渡板使用的本实用新型的电极板通过如 下方式实现所述电极板由至少4层结构组成，依次包括石墨层、活性金属层、石墨层、冲刺后 的活性金属层；或者依次包括石墨层、冲刺后的活性金属层、石墨层、活性金属层。其中所述的活性金属层也可以被碳钢层或者不锈钢层替代。根据本实用新型的另一优选方案，所述电极板优选由5层结构组成，依次包括石 墨层、冲刺后的活性金属层、石墨层、活性金属层及石墨层，或者优选该5层结构依次包括 石墨层、活性金属层、石墨层、冲刺后的活性金属层及石墨层。其中所述的活性金属层也可 以被碳钢层或者不锈钢层替代。根据本实用新型的优选实施方案，优选的电极板由至少9层结构组成，依次包括 石墨层、冲刺后的活性金属层、石墨层、玻璃钢层、石墨层、活性金属层、石墨层、玻璃钢层、 石墨层；或者该9层结构依次包括石墨层、活性金属层、石墨层、玻璃钢层、石墨层、冲刺后 的活性金属层、石墨层、玻璃钢层、石墨层。其中所述的活性金属层也可以被碳钢层或者不 锈钢层替代。本实用新型的上述电极板作为过渡板使用的作用是能够降低电流和增强废水处 理能力。当阳极板和阴极板组成的电解槽中无过渡板时，同样水质下，单极接线法电流会 大于1000A，但当存在过渡板时，则同一水质的多极接线法电流不超过800A，优选不超过 600A，更优选不超过500A，最优选不超过400A。当采用直流电源时，当在阴极板和阳极板中间使用过渡板时，优选至少2块过渡 板，更优选至少3块过渡板。如果采用高压脉冲和高频脉冲电源时，过渡板可以无限制，例 如可以为1块或2块以上的过渡板。在本实用新型中，使用过渡板降低电流的原因在于，该过渡板在电解设备中也可 以充当电极，而且一块过渡板的两侧可以分别充当阳极、阴极，故过渡板的两侧可以设置不 同。在直流电源的条件下，由于过渡板并不与电流相通，因此实质上起到了降低电解设备的 电流，大大降低了风险。在本实用新型中，使用的阴极板可以为常规的阴极板，但优选使用本申请人于同 日提交的、实用新型名称为“EFT惰性复合电极的阴极板及其制备方法，包含该阴极板的电 解设备”的专利申请，其全文引入本文作为参考。根据本实用新型的技术方案，所述的阴极板包括多层结构，其至少由内层的中间 层、以及在所述中间层两侧的石墨层的三层结构组成。所述中间层为活性金属层、不锈钢层 或碳钢层，其中的活性金属层为铁层或铝层。根据前述的阴极板，其中在该多层结构的一侧的石墨层外侧，由内向外还依次设 有活性金属层和石墨层。根据前述的阴极板，其中在该多层结构的另一侧的石墨外层，由内向外还设有活 性金属层和石墨层。根据前述的阴极板，其中在该多层结构的一侧或两侧，在所述石墨层外侧，由内向 外还设有绝缘材料层、石墨层、活性金属层和石墨层。根据前述的阴极板，其特征在于在一侧或两侧的石墨层和中间层之间还设有绝缘 材料层。根据本实用新型的优选实施方案，所述的绝缘材料层为玻璃钢层。更优选所述的 玻璃钢层为环氧树脂和玻璃纤维的复合材料层。根据本实用新型更优选的技术方案，其通过如下方式实现一种阴极板，其特征在于，该电极板由至少3层结构组成，其依次包括石墨层，活性金属层和石墨层，所述的活性金属为铁或铝。根据本实用新型，所述阴极板由至少3层结构组成，其依次由石墨层、碳钢板层、 石墨层组成。根据本实用新型，优选的阴极板由至少7层结构组成，其依次包括石墨层、活性金 属层、石墨层、玻璃钢层、石墨层、活性金属层和石墨层。根据本实用新型，优选的阴极板由至少7层结构组成，其依次包括石墨层、碳钢板 层、石墨层、玻璃钢层、石墨层、碳钢板层和石墨层。根据本实用新型的另一优选实施方案，所述阴极板由至少5层结构组成，其依次 包括石墨层、活性金属层、石墨层、活性金属层和石墨层。为了使得进行电解反应的电极板与相邻层之间的粘合力更强，优选对该电解反应 的电极板进行冲刺处理。如果包含多层该电极板，可以选择对部分电极板进行冲刺处理。冲 刺处理的电极板中无需增加其他的粘合剂。本实用新型的EFT复合电极污水电解设备优选的技术方案是包括本实用新型的 至少两块，优选至少3块顺序放置的过渡板，以及至少一块阳极板和一块阴极板。根据本实用新型，所述EFT惰性复合电极的电解设备的制备工艺通过下述方式实 现利用EFT惰性复合电极组成20-40个，优选M-36个，更优选沈-30个间距为 80-240mm，优选100-200mm，更优选120_160mm的电解槽，电极接线方式为多极接线法，优选 (+0 0-0 0+0 0-)，即阳极板、过渡板、过渡板、阴极板、过渡板、过渡板，重复依次排列接线， 或者优选(+0 0 0-0 0 0+0 00-)，即阳极板、过渡板、过渡板、过渡板、阴极板、过渡板、过渡 板、过渡板，重复依次排列接线。外加电源220V，变压为12V、MV、36V，电流密度视污水水质而定。采用本实用新型的电解设备，其优选技术方案中，起始电流为260-420A，优选 为275-360A，更优选^5-400A ；10分钟后的电流为240-386A，优选256-300A，更优选 275-276A ；45分钟后的电流为180-320A，更优选206-295A，更优选^2_270A ；60分钟后的 电流为 150-300A，优选 175-265A，更优选 230-250A。在外加电压的作用下，使用本实用新型经过加工复合成的EFT惰性复合电极，在 废水处理中作为正负电极材料后，处理的废水能长期稳定，能达标排放，运行成本非常低； 解决了电化学技术处理废水领域中电极板易老化、耗能高等问题。为治理生活污水、工业污 水开创了新的材料技术革命。此材料革命性的成功将给电化学技术在污水治理中发挥积极 的作用，同时将为节约水资源和保护环境做出贡献。使用本实用新型的电极板，经加工复合成的EFT惰性复合电极后，每天处理150吨 电镀废水使用寿命400天以上，大大降低了废水处理成本。该EFT惰性复合电极制成电解槽及设备后，通过对电镀废水的处理，30多种金属 离子可从水溶液中电沉积到阴极EFT惰性复合电极上，包括贵金属和重金属。重金属处理 率几乎百分之百，同时非金属的处理率也达到了 96. 5 %。
附图1 经穿孔处理的阳极板结构附图2 经穿孔处理的过渡板结构[0077]附图3 =EFT污水处理电解槽剖面示意图具体实施方式
其中1是孔，2是中间层，3是阳极，4是过渡板，5是阴极。以下结合实施例对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，下述实施例不能作 为对本实用新型保护范围的限制，任何在本实用新型基础上作出的改进都在本实用新型的 保护范围之内。实施例1.阳极板，由石墨层、玻璃钢层、石墨层、活性金属层、石墨层、玻璃钢层、 石墨层7层结构组成第一步石墨层的制备选用含量为99. 8%以上的优质膨胀石墨蠕虫压成0. 5mm和0. 8mm厚度的复合平板 各两块。第二步玻璃钢层的制备选用优质的环氧树脂加玻璃纤维压成0. 5mm厚度的复合平板两块。第三步活性金属层的制备选用Imm厚度的铝板，对铝板的外表面进行穿孔处理，设孔M个，孔型为椭圆形。第四步阳极板的制备将0. 5mm的石墨层、0. 5mm的玻璃钢层以及0. 8mm的石墨层依次用导电胶粘合压平 后，获得两块同样的外层复合材料，然后将该两块复合材料分别放置在活性金属铝层的两 侧，其中0. 8mm的石墨层与铝层相邻，然后用导电胶粘合压平，获得本实用新型的阳极板。实施例2.过渡板，由石墨层、冲刺后的铁层、石墨层、玻璃钢层、石墨层、铝层、石 墨层、玻璃钢层、石墨层依次组成的9层结构第一步石墨层的制备选用含量为99. 8%以上的优质膨胀石墨蠕虫压成0. 5mm厚度的复合平板各5块。第二步玻璃钢层的制备选用优质的环氧树脂加玻璃纤维压成0. 5mm厚度的复合平板2块。第三步活性金属层的制备选用1. Omm以上厚度的铝板，对铝板的外表面进行穿孔处理，设孔16个，孔型为圆 形。并选用0. Imm厚度的活性金属铁材料进行冲刺处理。第四步过渡板的制备将0. 5mm的石墨层、0. Imm厚度的冲刺后的活性金属铁层以及0. 5mm的石墨层依次 用胶粘合压平后，获得第一复合材料；再将0. 5mm的石墨层、Imm厚度以上的活性金属铝以 及0. 5mm的石墨层依次用胶粘合压平后，获得第二复合材料。然后将该第一和第二复合材料分别放置在玻璃钢层的两侧，然后用胶粘合压平； 再在第二复合材料的石墨外层，依次放置第二步制备的玻璃钢层以及第一步制备的石墨 层，用导电胶粘合压平后，再用尼龙螺栓固定平整，从而获得本实用新型的过渡板。实施例3.过渡板，由石墨层、碳钢板层、石墨层、铝层依次组成的4层结构第一步石墨层的制备选用含量为99. 8%以上的优质膨胀石墨蠕虫压成Imm厚度的复合平板2块。第二步活性金属层的制备[0104]选用3mm厚度的铝板，对铝板的外表面进行穿孔处理，设孔18个，孔型为圆形。并 选用0. 5mm厚的碳钢板层各一块待用。第三步过渡板的制备将Imm的石墨层、0.5mm厚的碳钢板层以及Imm的石墨层依次用导电胶粘合压平 后，获得第一复合材料；再将该复合材料与3mm厚度的铝板再用导电胶粘合压平后，再用尼 龙螺栓固定平整，从而获得本实用新型的过渡板。实施例4. EFT污水处理设备EFT污水处理设备一如附图所示，本实用新型的污水处理设备内部由阳极板、两块过渡板、阴极板、两 块过渡板交替依次排列，总计31块板。所述阳极板由实施例1，即由石墨层1mm、玻璃钢层0. 5mm、石墨层0. 5mm、铝层3mm、 石墨层0. 5mm、玻璃钢层0. 5mm、石墨层Imm的7层结构组成。所述阴极板由阴极板，由石墨层、活性金属层、石墨层、活性金属层、石墨层依次组 成的5层结构组成；其中各石墨层的厚度为0. 8mm、铝层厚1mm，制备工艺与本实用新型阳极 板的工艺相同，采用导电胶粘合压平后，获得阴极板。所述过渡板由实施例2石墨层、冲刺后的活性金属层、石墨层、玻璃钢层、石墨层、 活性金属层、石墨层、玻璃钢层、石墨层依次组成的9层结构组成，其中石墨层的厚度为 0. 5mm，一块铝层为Imm厚，冲刺的铝板层厚1mm，玻璃钢层厚为0. 5mm。
权利要求1.一种电极板，其特征在于，包括多层结构，至少石墨层、中间层及石墨层的三层结构， 所述电极板表面带有孔结构。
2.根据权利要求1所述的电极板，其特征在于，所述的中间层为活性金属层、不锈钢层 或碳钢层。
3.根据权利要求2所述的电极板，其特征在于，所述的活性金属层位铁层或者铝层。
4.根据权利要求1-3任一项所述的电极板，其特征在于，在所述的石墨层外，还设有一 层外层，所述外层为活性金属层、不锈钢层或碳钢层。
5.根据权利要求1-3任一项所述的电极板，在所述多层结构的一侧，所述中间层和石 墨层之间还依次设有石墨层和绝缘材料层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、绝缘材 料层、石墨层和中间层。
6.根据权利要求5所述的电极板，其特征在于，在所述多层机构的另一侧的中间层和 石墨层之间同时依次设有石墨层和绝缘材料层，所述另一侧多层结构由外向内依次为石墨 层、绝缘材料层、石墨层和中间层。
7.根据权利要求1-3任一项所述的电极板，在所述多层结构的一侧，所述石墨层和中 间层之间设有活性金属层和绝缘材料层，该侧多层结构由外向内依次为石墨层、活性金属 层、绝缘材料层和活性金属层。
8.根据权利要求7所述的电极板，其特征在于，在所述多层结构的另一侧，所述石墨 层和中间层之间设有活性金属层和绝缘材料层，所述另一侧多层结构由外向内依次为石墨 层、活性金属层、绝缘材料层和活性金属层。
9.根据权利要求1-3任一项所述的电极板，其特征在于，在所述的多层结构一侧的石 墨层外侧还包括活性金属层、不锈钢层或碳钢层，以及任选的石墨层。
10.根据权利要求9所述的电极板，其特征在于，在外层外侧还包括石墨层。
11.根据权利要求1-3任一项所述的电极板，其特征在于，在该多层结构一侧的石墨层 外侧，由内向外依次由绝缘材料层、石墨层、活性金属层或不锈钢层或碳钢层之一、石墨层、 任选地绝缘材料层、及任选地石墨层组成。
12.根据权利要求1-3任一项所述的电极板，其特征在于，所述的电极板用作阳极板或 过渡板。
13.一种电解设备，其特征在于，包含1-12任一项的电极板。
14.根据权利要求13所述的电解设备，其特征在于，还包括阴极板。
专利摘要本实用新型涉及一种环境友好技术(EFT，Environment Friendly Technology)的经穿孔处理的惰性复合电极的电极板，所述电极板包括多层结构，至少石墨层、中间层及石墨层的三层结构，所述电极板表面带有孔结构。使用本实用新型的电极板，处理后污水可以达标排放，而且电极板的使用寿命大大延长。
文档编号C02F1/461GK201850162SQ201020510880
公开日2011年6月1日 申请日期2010年8月30日 优先权日2010年8月30日
发明者张定军, 蒋亚熙 申请人:张定军, 蒋亚熙