一种三维立体电极原位修复有机氮的装置的制作方法

1.本实用新型属于环境整治设备制备领域，具体涉及一种三维立体电极原位修复有机氮的装置。


背景技术：

2.有机氮主要包括尿素、氨基酸、蛋白质、核酸、尿酸、脂肪胺、有机碱、氨基糖等含氮有机物，目前针对有机氮的处理方法有很多，但是其效果都不是很好。
3.中国专利cn112744961a公布了一种提高铁催化剂效率的阴阳极协同电催化处理高有机氮的方，该方法为在电催化芬顿氧化反应器内，以多孔复合铁电极为阳极，改性后碳材料或不锈钢电极为阴极，阴阳极分别与稳压电源的正负极连接；将反应器置于高有机氮废水中，接通电源进行电催化芬顿氧化反应；电催化芬顿氧化反应结束后，将废水通入窄通道电化学氧化管式反应器中，通过阳极的电化学氧化反应进一步降解处理；反应结束后，废水通入另一窄通道电化学氧化管式反应器，阳极继续发生电化学氧化进行污染物降解，阴极产生的双氧水与废水中的剩余铁离子发生芬顿反应。其将三价铁与二价铁的循环利用，降低产泥量，提高铁离子利用效率，也使得有机污染物的去除效率提高。
4.中国专利cn111087049a公开了一种难降解有机氮废水的处理方法，该方法是：将含难降解有机氮的废水和含溴废水按一定比例加入电解槽中，电解反应一定时间，废水中的溴离子被氧化成溴素，溴素迅速与水反应生成氧化性很强的次溴酸，次溴酸能够氧化降解废水中的有机氮。经本发明处理后，可以去除90％以上难降解有机氮。其所述的方法是以废治废，处理成本低，ph适用范围宽，可以广泛应用于各种含难降解有机氮废水的处理。但是其使用了溴素，增加了河湖水处理成本。
5.虽然目前广泛通用的都是采用电解的方式进行有机氮的处理，但在电解的过程中，都会广泛的使用化学药剂，造成资源的浪费和进一步污染，而且其只能单一的实现电催化氧化有机氮，并不能实现还原脱氮，这就导致了氮元素依旧保留在水体中，实际依然并不能解决水体污染问题，而且其使用的是多为立柱式平行电极，均位于水体中，这就导致了其电解面积较小，并不能完成整个水域的氮处理。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，以求兼顾河湖沉积物复杂环境和固液两项，通过电极电解的方式，并通过改变电极形状和电极分布模式，进而实现氮元素的转化处理，实现修复有机氮污染的技术效果。
7.为达到上述效果，本实用新型设计一种三维立体电极原位修复有机氮的装置。
8.一种三维立体电极原位修复有机氮的装置，其包括，电解槽、直流电源、阳极和阴极，所述直流电源正极和阳极相连；
9.所述直流电源负极和阴极相连；
10.所述阳极位于电解槽底部；
11.所述电解槽中放置有沉积物污染较为严重含氮水质；
12.所述阴极位于电解槽中的水面上；
13.所述阳极材料为活性电极材料；
14.所述阳极为立体多孔结构。
15.优选地，所述阳极由多个小电极板连接搭建而成。
16.优选地，所述阳极和阴极的投影尺寸相同。
17.优选地，所述阳极的材料为ti/ruo
2-iro2。
18.优选地，所述阳极的材料为pbo2。
19.优选地，所述阳极的材料为sno2。
20.优选地，所述电解槽的材料为丙烯酸板。
21.优选地，所述阴极的材料组成包括泡沫铁、碳纤维、石墨烯和钛网。
22.优选地，所述直流电源为大华kxn-645d。
23.优选地，所述直流电源的有效电流为0~64v，有效电压为0~5a。
24.本技术的优点和效果如下：
25.1、本技术只使用单一的电极电解方式，通过电催化氧化有机氮和电催化还原脱氮，可以直接将有机氮和无机氮转化为n2脱离底泥和水体，而且本技术设计的设备简单，操作简便，兼顾河湖沉积物复杂环境和固液两项，通过不断移动电极进而实现大规模底泥有机氮修复工程；而且无需添加任何化学药剂，绿色清洁。
26.2、本技术使用的阳极为立体多孔结构，其组成为多个小电极板搭建而成，通过设计立体多孔结构，使其具有更大的表面积，进而增加底泥与阳极的接触面积，相较于现有的设计，反应速度更快，效果更好。
27.3、本技术阳极材料较重，其通过压力或自身重力作用，放置于河湖底泥，而阴极材料固定于水上，保障了电极装置具有可移动性，适用于修复大面积污染的底泥。
28.4、本技术电催化反应环节不引用其他化学物质，不会引起二次污染，仅需要电极材料和直流电，就可以修复有机氮的污染。
29.5、本技术使用的阳极电极的材料可以是ruo
2-iro2，pbo2, sno2等多种活性电极材料，阴极电极材料可以是碳纤维、石墨烯、钛网等新型阴极材料；本技术提供了多种电极材料，便于实际操作选择。
30.上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，从而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下以本技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
31.根据下文结合附图对本技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本技术的上述及其他目的、优点和特征。
附图说明
32.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。
附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
33.图1为本实用新型提供的一种三维立体电极原位修复有机氮的装置主视图；
34.图2为本实用新型提供的一种三维立体电极原位修复有机氮的装置结构图；
35.图3为ti/ruo
2-iro2左和泡沫铁右电极的sem图；
36.附图标记：1、电解槽；2、直流电源；3、阳极；4、阴极。
具体实施方式
37.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本技术的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本技术的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，实施例中省略了对已知功能和构造的描述。
38.应该理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“本实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“一个实施例”或“本实施例”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。
39.此外，本技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身并不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
40.本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，单独存在b，同时存在a和b三种情况，本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，a/和b，可以表示：单独存在a，单独存在a和b两种情况，另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
41.本文中术语“至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，a和b的至少一种，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b这三种情况。
42.还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含。
43.实施例1
44.本实施例主要介绍一种三维立体电极原位修复有机氮的装置的设计，具体结构请参考图1和图2，图1为本实用新型提供的一种三维立体电极原位修复有机氮的装置主视图；图2为本实用新型提供的一种三维立体电极原位修复有机氮的装置结构图。
45.一种三维立体电极原位修复有机氮的装置，其包括，电解槽1、直流电源2、阳极3和阴极4，所述直流电源2正极和阳极3相连；
46.所述直流电源2负极和阴极4相连；
47.所述阳极3位于电解槽1底部；
48.所述阴极4位于电解槽1中的水面上；
49.所述阳极3材料为活性电极材料；
50.所述阳极3为立体多孔结构。
51.进一步的，所述阳极3由多个小电极板搭建而成。
52.进一步的，所述阳极3和阴极4的投影尺寸均为6 cm
ꢀ×ꢀ
4.5 cm。
53.进一步的，所述阳极3的材料为ti/ruo
2-iro2。
54.进一步的，所述阴极4的材料为泡沫铁。
55.电极材料sem图请参考图3，图3为图3为ti/ruo
2-iro2左和泡沫铁右电极的sem图；通过其sem图可以明显得出其电极材料及其适用于电解装置。
56.进一步的，所述电解槽1的材料为丙烯酸板。
57.进一步的，所述直流电源2为大华kxn-645d。
58.进一步的，所述直流电源2的有效电流为0~64v，有效电压为0~5a。
59.本技术只使用单一的电极电解方式，通过电催化氧化有机氮和电催化还原脱氮，可以直接将有机氮和无机氮转化为n2脱离底泥和水体，而且本技术设计的设备简单，操作简便，兼顾河湖沉积物复杂环境和固液两项，通过不断移动电极进而实现大规模底泥有机氮修复工程；而且无需添加任何化学药剂，绿色清洁。
60.本技术使用的阳极为立体多孔结构，其组成为多个小电极板搭建而成，通过设计立体多孔结构，使其具有更大的表面积，进而增加底泥与阳极的接触面积，相较于现有的设计，反应速度更快，效果更好。
61.本技术电催化反应环节不引用其他化学物质，不会引起二次污染，仅需要电极材料和直流电，就可以修复有机氮的污染。
62.实施例2
63.基于上述实施例１，本实施例主要介绍另一种三维立体电极原位修复有机氮的装置，与实施例1相同结构之处，不再重复论述。一种三维立体电极原位修复有机氮的装置，其包括，电解槽1、直流电源2、阳极3和阴极4，所述直流电源2正极和阳极3相连；
64.所述直流电源2负极和阴极4相连；
65.所述阳极3位于电解槽1底部；
66.所述阴极4位于电解槽1中的水面上；
67.所述阳极3材料为活性电极材料；
68.所述阳极3为立体多孔结构。
69.进一步的，所述阳极3由多个小电极板搭建而成。
70.进一步的，所述阳极3和阴极4的投影尺寸均为80cm
ꢀ×ꢀ
45 cm。
71.进一步的，所述阳极3的材料为pbo2。
72.进一步的，所述电解槽1的材料为丙烯酸板。
73.进一步的，所述阴极4的材料为碳纤维或者石墨烯。
74.本实施例使用的阳极3和阴极4的投影尺寸均为80cm
ꢀ×ꢀ
45 cm，其适合于小型河流的狭窄面进行水质处理。
75.实施例３
76.基于上述实施例2，本实施例主要介绍第三种三维立体电极原位修复有机氮的装
置，其包括，电解槽1、直流电源2、阳极3和阴极4，所述直流电源2正极和阳极3相连；
77.所述直流电源2负极和阴极4相连；
78.所述阳极3位于电解槽1底部；
79.所述阴极4位于电解槽1中的水面上；
80.所述阳极3材料为活性电极材料；
81.所述阳极3为立体多孔结构。
82.进一步的，所述阳极3由多个小电极板搭建而成。
83.进一步的，所述阳极3和阴极4的投影尺寸均为120cm
ꢀ×ꢀ
70cm。
84.进一步的，所述阳极3的材料为sno2。
85.进一步的，所述电解槽1的材料为丙烯酸板。
86.进一步的，所述阴极4的材料为钛网。
87.本实施例使用的阳极3和阴极4的投影尺寸均为120cm
ꢀ×ꢀ
70cm，其适合于大型河流的宽面进行水质处理。
88.本技术阳极材料较重，其通过压力或自身重力作用，放置于河湖底泥，而阴极材料固定于水上，保障了电极装置具有可移动性，适用于修复大面积污染的底泥。
89.本技术使用的阳极电极的材料可以是ruo
2-iro2，pbo2, sno2等多种活性电极材料，阴极电极材料可以是碳纤维、石墨烯、钛网等新型阴极材料；本技术提供了多种电极材料，便于实际操作选择。
90.以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，其并非因此限制本实用新型的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，通过常规的替代或者能够实现相同的功能在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和参数变更均落入本实用新型的保护范围内。