一种将高浓度废液转化为储能电解液的装置及方法

本发明涉及废液储能，具体是涉及一种将高浓度废液转化为储能电解液的装置及方法。

背景技术：

1、废水广泛存在于电镀、冶金生产领域，不仅造成严重的环境污染，而且造成金属离子资源的损失，因此含金属离子废水的排放受到严格控制。高浓度废水处理在处理工艺中常使用化学沉淀法、电解法、膜分离法、普通离子交换法等处理方法，但现有处理方法及装置占地面积大，消耗化学物质量大，污染严重且稳定性较差，同时存在着能源利用不充分等问题。

2、近年来，光催化燃料电池(pfc)的出现和快速发展，实现了从高浓度废水中回收电能的过程，光催化燃料电池系统由阴阳两极、导线以及含有高浓度难降解的电解液共同组成。其中光阳极为tio2，光阴极为pt，导线连接阴阳两极从而构成回路。在光照下，光阳极产生电子-空穴(e--h+)对，光生电子(e-)由外电路流向阴极，而空穴(h+)具有很强的氧化能力，可以直接氧化光阳极表面附近的有机物，也可间接将氢氧根(oh-)氧化为具有更强氧化能力的羟基自由基(·oh)，这些活性粒子可以无选择地破坏难降解污染物的化学结构，并将其降解为二氧化碳(co2)、水(h2o)等无机小分子。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种将高浓度废液转化为储能电解液的装置。

2、本发明的技术方案是：一种将高浓度废液转化为储能电解液的装置，包括分离罐以及电解槽，所述分离罐上设有用于使分离罐架设于所述电解槽上方的支撑架；

3、所述分离罐内上部设有推动连杆机构，所述推动连杆机构由第一直齿轮、扇形齿轮以及转轮构成；所述第一直齿轮、扇形齿轮、转轮分别通过一个固定杆与分离罐内壁转动连接，所述转轮的固定杆上固定套设有第一锥齿轮；所述扇形齿轮与转轮通过连接杆连接，所述连接杆一端与扇形齿轮上偏离轴心处设有的凸块进行转动连接，连接杆另一端与转轮上偏离轴心处设有的凸块进行转动连接；通过推动连杆机构的设置，使得当第一锥齿轮与转轮转动时扇形齿轮进行往复摆动，同时啮合传动第一直齿轮，实现第一直齿轮进行正、反方向转动的周期性切换；

4、所述分离罐内中部固定设置有分隔板，分离罐内沿竖直方向设置有第一转动套杆，所述第一转动套杆一端设有用于与所述第一锥齿轮啮合传动的第二锥齿轮；通过第一转动套杆以及第二锥齿轮的设置，使得当第一转动套杆转动时，第二锥齿轮带动第一锥齿轮进行转动；

5、所述分隔板的中心孔上转动套设有锥形滤网，所述锥形滤网的下端口转动套设有滤筒，所述滤筒通过引流板与分离罐连接，所述引流板与滤筒连接处设有导筒，引流板与分离罐连接处设有多个导孔；滤筒与所述导筒接口处设有下推式仓门；第一转动套杆另一端依次贯穿所述分隔板、引流板及分离罐的底部并设有用于带动第一转动套杆进行转动的第三锥齿轮；所述分离罐内沿竖直方向设置有齿杆，所述齿杆一端与所述分离罐内顶面设有的套管活动连接，齿杆另一端设有用于控制下推式仓门开启或闭合的推板，齿杆上的齿面与传动齿轮啮合传动；

6、通过锥形滤网设置，使得树脂与废液实现分离；通过与第一直齿轮配合的齿杆、推板以及下推式仓门的设置，使得位于中心沉积的树脂固体完成间歇地挤压、滤出；

7、所述电解槽内底面呈散射状分布有多组阳极，电解槽内底面中心处设有多组阴极，所述阴极外部套设有质子膜，位于所述质子膜与所述阴极之间设有质子膜固定环，且每组所述阳极均通过一个导电杆与所述质子膜固定环转动连接；使得阳极的光照更加充足，并且与废液的接触面积更大，提升电解效率。

8、所述质子膜内侧为与导筒位置对应的阴极室，所述质子膜外侧为与导孔位置对应的阳极室；使得分离罐与电解槽配合得更加合理。

9、所述质子膜固定环内底部设有环形气囊，多组所述阴极一端呈散射状粘接在环形气囊的内环面上，多组阴极另一端通过弹簧导线与质子膜固定环连接，所述分离罐内壁设有用于通过所述扇形齿轮压动触发的柱形气囊，所述柱形气囊通过通管穿过第一转动套杆并与所述环形气囊连通。通过环形气囊与柱形气囊的连通设置，使得扇形齿轮在往复摆动过程中，让柱形气囊受到间歇挤压而发生收缩与膨胀，从而使环形气囊带动其粘连的阴极在阴极室内进行移动，实现在向阴极室内加入树脂时减少阴极所带来的阻挡，同时对阴极室内树脂起到搅拌作用，进一步提升电解效果。

10、进一步地，所述锥形滤网上套设有第一齿环，位于所述第一齿环处的第一转动套杆上设有与第一齿环啮合传动的第二直齿轮，使锥形滤网有效利用第一转动套杆的转动，通过锥形滤网的转动，达到更好的过滤效果。

11、进一步地，所述下推式仓门由两组半圆型挡片构成，所述半圆型挡片与滤筒底端通过扭簧连接，通过半圆型挡片与扭簧的设置，使得半圆型挡片在受到所述推板推动时，能够在扭簧的作用力下辅助推板对树脂进行固液分离，并能够在推板继续向下移动时向下转动开启导筒。

12、进一步地，所述阳极为tio2弧形板，所述阴极的材料为铂；通过阳极、阴极的设置，组成光催化燃料电池，实现阴极室富集金属离子；阳极室的ch3coo-、oh-、po43-等有机阴离子降解为小分子有机废水和无机小分子；弧形板结构使得阳极表面积相对增加。

13、进一步地，所述电解槽的壳体为透光材料；透光材料可以保障光照有效照射在阳极。

14、进一步地，多组所述阳极均与电解槽内底面转动设置的第二齿环连接，所述电解槽内沿竖直方向设有第二转动套杆，所述第二转动套杆一端设有与第二齿环啮合传动的第三直齿轮，第二转动套杆另一端设有第四锥齿轮；所述分离罐和电解槽之间沿水平方向设有第三转动套杆，所述第三转动套杆一端设有与第三锥齿轮啮合传动的第五锥齿轮，第三转动套杆另一端设有与第四锥齿轮啮合传动的第六锥齿轮，且第三转动套杆与支撑架上设有的固定板转动连接，所述柱形气囊通过通管依次穿过第一转动套杆、第三转动套杆、第二转动套杆并与所述环形气囊连通；通过上述设置，通过第三转动套杆、第二转动套杆的传动作用，使得第二齿环带动所述阳极进行转动，使得阳极得到均匀且更加充足的光照，同时可以有效增加阳极与有机废液的接触，使电解反应速度加快，反应效率更高。

15、进一步地，所述支撑架上设有转动电机，且所述转动电机输出轴上设有的带轮通过传动带与第三转动套杆上设有的带轮进行传动连接。

16、本发明还提供一种利用上述装置进行高浓度废液转化为储能电解液的方法，包括以下步骤：

17、s1：将高浓度废液与树脂充分混合后的混合物由分离罐的进料口加入，经分离罐固液分离后，得到带有金属离子的树脂、高浓度难降解的有机废液；

18、s2：随后所述带有金属离子的树脂进入阴极所在的阴极室，并向阴极室加入淹没阴极的水，形成含离子溶液；同时所述高浓度难降解的有机废液进入阳极所在的阳极室作为电解液；其中，所述淹没阴极24的水指的是其水位高度大于等于阴极的高度；

19、s3：所述阳极在光照下，产生电子-空穴对，所述电子由导电杆形成的电路流向阴极，所述空穴氧化阳极表面附近的有机物；最终，在电极作用下，阴极室内的所述含离子溶液转换为富集金属离子的储能电解液，阳极室内的高浓度难降解的有机废液转换为易降解的有机废液。

20、本发明的有益效果是：

21、(1)本发明通过设置分离罐及其内部的推动连杆机构结构，使得齿杆进行往复推动、锥形滤网进行转动，从而让废水与含金属离子树脂实现更好的分离；同时采用柱形气囊与环形气囊相连通的设置，使得扇形齿轮在往复转动时，阴极进行移动，便于阴极室的进料。

22、(2)本发明通过设置第一转动套杆、第三转动套杆以及第二转动套杆用对应锥齿轮相连接，并传动第二齿环转动，使得在废水与含金属离子树脂分离进行的同时，阳极在废水内进行移动，使得阳极光照更加充分，与废水充分接触，光催化反应速度加快、效率提高。