一种电吸附法水处理物理实验设备的制作方法

本发明涉及物理实验装置的技术领域，具体为一种电吸附法水处理物理实验设备。

背景技术：

在水净化领域，电吸附和传统的去离子技术相比具有多方面的优势：

（1）电吸附技术污染小、能量利用率高，整个过程不会有副产物产生，对环境友好；

（2）电吸附过程操作简单；

（3）电吸附技术对资源的利用率高，可以分离含量低、常规方法难以分离的物质。

作为电吸附水处理的实验演示设备，设备应具备易操作，满足即时性，即能够快速简单见到实验现象，能够节省大量的实验时间，同时能够使学生充分参与实验，中国专利（申请公布号cn108298647a）公开了一种电吸附法水处理物理实验装置，包括电极对、电导率测定仪、电源、蠕动泵，所述电极对包括两个电极，所述电极对与电源电连接，该装置操作过程中学生参与较少，同时用于静态水分离效率低下，难以在短时间观察到反应现象。

技术实现要素：

本发明的发明目的在于提供了一种电吸附法水处理物理实验设备，该电吸附法水处理物理实验设备针对实验教学的需求，操作更简单，反应更快，易观察。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种电吸附法水处理物理实验设备，包括反应水桶，所述反应水桶的底部粘接有电机壳，电机壳底壁粘接的环形架上固定安装有直流发电机，反应水桶内设置有手动驱动机构，反应水桶的内壁上设置有绕流电极机构。

所述手动驱动机构包括固定杆、连接轴承、转杆、支撑轴承、主动齿轮、从动齿轮、支板一、支板二、限位环一、限位环二和电极柱，所述固定杆下表面的两端均固定连接在反应水桶的桶沿上，固定杆中部开设的孔内固定套接有连接轴承，连接轴承内固定套接有转杆，转杆的底端通过支撑轴承活动连接在反应水桶底壁的中部，且转杆的底端延伸至电机壳内并固定套接有主动齿轮，主动齿轮与套接在直流发电机输出轴上的从动齿轮啮合，转杆的侧壁上分别固定连接有一组支板一和一组支板二，支板一位于支板二的上侧，支板一和支板二均三个为一组，且三个支板一和三个支板二均以转杆的轴心为参照环形排列，支板一的下表面和支板二的上表面分别粘接有限位环一和限位环二，电极柱的两端分别插接在限位环一和限位环二内。

所述绕流电极机构包括弧板、u形限位杆、电极片、接电片和铜环，三个所述弧板的外侧面均粘接在反应水桶的内壁上，弧板内侧面的两端均粘接有u形限位杆，电极片的两侧分别插接在两个u形限位杆内，接电片的一端焊接在电极片的顶端，铜环内壁固定套接在反应水桶的外侧壁上，电极片的另一端延伸出反应水桶并插接在铜环与水桶之间。

所述直流发电机的负极通过铜线一贯穿电机壳与铜环电连接，直流发电机的正极电连接有电刷，电刷粘接在反应水桶的底壁上，转杆延伸至电机壳内的一端还粘接有接电环，电刷与接电环接触，支板二上表面且位于限位环二内镶嵌有触片，触片与电极柱的底端接触，且触片与接电环通过有转杆内走线的铜线二电连接。

优选的，三个所述弧板以转杆的轴心为参照环形排列，以转杆轴心为参照弧板上表面相对于其下表面偏移十五度，电极柱安装后呈倾斜姿态，顺应水流方向，易于离子吸附。

优选的，所述电极片为钢板，且电极片内开设有芯腔，芯腔在电极片顶部设有开口，芯腔内填充有弧形活性炭片。

优选的，所述电极片的内侧面开设有从上至下等距离排列的条形漏孔，且条形漏孔顶壁向远离芯腔的方向延伸，弧形活性炭片为超级电容活性炭，超级电容活性炭通常称为超级活性炭或炭电极材料，具有超大的比表面积，孔集中，低灰，和导电性好等特点，适用制造高性能电池，双电层电容器产品及重金属回收的载体，在本设备中其同时能够充当电极进行工作，有助于离子的快速吸附，确保实验效果尽快呈现。

优选的，所述限位环一为聚乙烯塑料环，限位环二为橡胶环，以转杆轴心为参照三个支板一相对三个支板二偏移三十度。

优选的，所述电极柱为实心金属钢材，主动齿轮与从动齿轮的传动比为1:10，利用高传动比能够确保直流发电机得到足够的转速以产生足够的电压确保电吸附实验的顺利进行。

优选的，所述转杆的顶端呈s状，反应水桶1为亚克力透明塑料桶，方便学生观察电吸附过程，所述直流发电机的型号为gs-yc-5，供电电压为48v。

使用时，将电极片插入两个u形限位杆间，贴合弧板，将接电片插入铜环与反应水桶之间与铜环接触，将电极柱先插入限位环一内再套入限位环二内，向反应水桶内倒入待处理水，转动转杆带动直流发电机转动发电，电极片与电极柱间形成电压，随着手动驱动机构的转动，待处理水高速流动流过电极柱与电极片，水中的离子吸附在电极片和电极柱上，转动一段时间后可观察电极片和电极柱上吸附的颗粒，完成实验演示。

通过采用前述技术方案，本发明的有益效果是：

1、该电吸附法水处理物理实验设备，采用组装电极结构，实验前需要进行设备的组装工作，同时转动转杆使直流发电机发电的结构也结合了物理中的电磁知识，将学生的物理知识整合在一起，更加全面，同时锻炼学生的动手能力，同时能够帮助学生了解设备的电路组成，了解电吸附法的实验条件。

2、该电吸附法水处理物理实验设备，利用转杆的设置，设备的运行依靠转动转杆带动直流发电机产生的电压，通过利用手动驱动机构的转动能够带动待处理水高速流动，相比于静态的电吸附水处理来说，水中的离子跟随水流更均匀的流过电极，有利于离子吸附在电极上，加快实验进程，有助于在教学过程需要的即时性，大大的节省了课堂时间。

3、该电吸附法水处理物理实验设备，电极柱与电极片的拆装结构，方便在实验完成后对电极进行清理，有助于下一次使用，另一方面方便设备在不使用时的收纳，同时在完成实验后方便实验成果的展示，跟随课程进行水处理前后对比。

4、该电吸附法水处理物理实验设备，利用弧板及支板一和支板二的错位设计，顺应水流旋转流向，能够避免水流过程中冲散以吸附在电极上的离子。

5、该电吸附法水处理物理实验设备，电极片的插接结构使其只有内侧会有离子吸附，方便清理，同时条形漏孔设计也是离子更易于吸附在电极片上。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明正剖图。

图3为本发明图2中a处的放大图。

图4为本发明电极片的结构示意图。

图中：1反应水桶、2电机壳、3直流发电机、4手动驱动机构、41固定杆、42连接轴承、43转杆、44支撑轴承、45主动齿轮、46从动齿轮、47支板一、48支板二、49限位环一、410限位环二、411电极柱、5绕流电极机构、51弧板、52u形限位杆、53电极片、54接电片、55铜环、6电刷、7接电环、8触片、9芯腔、10条形漏孔、11弧形活性炭片。

具体实施方式

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种电吸附法水处理物理实验设备，包括反应水桶1，反应水桶1的底部粘接有电机壳2，电机壳2底壁粘接的环形架上固定安装有直流发电机3，反应水桶1内设置有手动驱动机构4，反应水桶1的内壁上设置有绕流电极机构5。

手动驱动机构4包括固定杆41、连接轴承42、转杆43、支撑轴承44、主动齿轮45、从动齿轮46、支板一47、支板二48、限位环一49、限位环二410和电极柱411，固定杆41下表面的两端均固定连接在反应水桶1的桶沿上，固定杆41中部开设的孔内固定套接有连接轴承42，连接轴承42内固定套接有转杆43，转杆43的底端通过支撑轴承44活动连接在反应水桶1底壁的中部，且转杆43的底端延伸至电机壳2内并固定套接有主动齿轮45，主动齿轮45与套接在直流发电机3输出轴上的从动齿轮46啮合，转杆43的侧壁上分别固定连接有一组支板一47和一组支板二48，支板一47位于支板二48的上侧，支板一47和支板二48均三个为一组，且三个支板一47和三个支板二48均以转杆43的轴心为参照环形排列，支板一47的下表面和支板二48的上表面分别粘接有限位环一49和限位环二410，电极柱411的两端分别插接在限位环一49和限位环二410内，采用组装电极结构，实验前需要进行设备的组装工作，同时转动转杆43使直流发电机3发电的结构也结合了物理中的电磁知识，将学生的物理知识整合在一起，更加全面，同时锻炼学生的动手能力，同时能够帮助学生了解设备的电路组成，了解电吸附法的实验条件，利用转杆43的设置，设备的运行依靠转动转杆43带动直流发电机3产生的电压，通过利用手动驱动机构4的转动能够带动待处理水高速流动，相比于静态的电吸附水处理来说，水中的离子跟随水流更均匀的流过电极，有利于离子吸附在电极上，加快实验进程，有助于在教学过程需要的即时性，大大的节省了课堂时间，电极柱411与电极片53的拆装结构，方便在实验完成后对电极进行清理，有助于下一次使用，另一方面方便设备在不使用时的收纳，同时在完成实验后方便实验成果的展示，跟随课程进行水处理前后对比。

绕流电极机构5包括弧板51、u形限位杆52、电极片53、接电片54和铜环55，三个弧板51的外侧面均粘接在反应水桶1的内壁上，弧板51内侧面的两端均粘接有u形限位杆52，电极片53的两侧分别插接在两个u形限位杆52内，接电片54的一端焊接在电极片53的顶端，铜环55内壁固定套接在反应水桶1的外侧壁上，电极片53的另一端延伸出反应水桶1并插接在铜环55与水桶之间，利用弧板51及支板一47和支板二48的错位设计，顺应水流旋转流向，能够避免水流过程中冲散以吸附在电极上的离子，电极片53的插接结构使其只有内侧会有离子吸附，方便清理，同时条形漏孔10设计也是离子更易于吸附在电极片53上。

直流发电机3的负极通过铜线一贯穿电机壳2与铜环55电连接，直流发电机3的正极电连接有电刷6，电刷6粘接在反应水桶1的底壁上，转杆43延伸至电机壳2内的一端还粘接有接电环7，电刷6与接电环7接触，支板二48上表面且位于限位环二410内镶嵌有触片8，触片8与电极柱411的底端接触，且触片8与接电环7通过有转杆43内走线的铜线二电连接。

三个弧板51以转杆43的轴心为参照环形排列，以转杆43轴心为参照弧板51上表面相对于其下表面偏移十五度，电极柱411安装后呈倾斜姿态，顺应水流方向，易于离子吸附。

电极片53为钢板，且电极片53内开设有芯腔9，芯腔9在电极片53顶部设有开口，芯腔9内填充有弧形活性炭片11。

电极片53的内侧面开设有从上至下等距离排列的条形漏孔10，且条形漏孔10顶壁向远离芯腔9的方向延伸，弧形活性炭片11为超级电容活性炭，超级电容活性炭通常称为超级活性炭或炭电极材料，具有超大的比表面积，孔集中，低灰，和导电性好等特点，适用制造高性能电池，双电层电容器产品及重金属回收的载体，在本设备中其同时能够充当电极进行工作，有助于离子的快速吸附，确保实验效果尽快呈现。

限位环一49为聚乙烯塑料环，限位环二410为橡胶环，以转杆43轴心为参照三个支板一47相对三个支板二48偏移三十度。

电极柱411为实心金属钢材，主动齿轮45与从动齿轮46的传动比为1:10，利用高传动比能够确保直流发电机3得到足够的转速以产生足够的电压确保电吸附实验的顺利进行。

转杆43的顶端呈s状，反应水桶1为亚克力透明塑料桶，方便学生观察电吸附过程，直流发电机3的型号为gs-yc-5，供电电压为48v。