一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置及系统

1.本实用新型属于放射性废水处理领域，尤其是涉及一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置及系统。


背景技术：

2.核能的开发对环境的影响由来已久,随着当代工业科技的发展与能源危机的加剧,人们对核能的需求也与日俱增。然而，核能的开发对环境的影响是不可避免的，核电厂的运行产生了大量的放射性废水，随着世界各国对环境保护的要求逐渐提高，对核电厂放射性废液的排放也提出了更高的要求。
3.目前放射性废水的处理方法主要有：蒸发浓缩法、化学沉淀法、吸附法、离子交换树脂法、溶剂萃取法、膜分离法、生物法等。国内大多数企业处理放射性废水时采用化学沉淀法,但其存在处理效果差、出水很难达标、易产生二次污染等缺点。蒸发浓缩法具有去污系数高、技术成熟、安全可靠等特点；同时，它可以处理高、中、低放废水，具有很高的灵活性。但是，它存在着运行成本高、设备腐蚀、结垢、爆炸等潜在威胁，也不适合容易起泡与含有较多挥发性核素的情况。所以开发低能耗、易于固液分离的新型低水平放射性废水处理技术迫在眉睫。
4.电容除盐技术是近些年发展起来的一种新型除盐技术，具有能耗低、处理效率高、环境友好等特点，已经逐渐成为水处理领域的研究热点。该技术当前的研究主要处在实验室阶段，电吸附装置在运行中也会出现很多技术上的问题，例如电极更换不方便，流动不均匀效率低等。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置，以解决现有的装置电极更换不方便和流动不均匀吸附效率低问题。
6.为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
7.一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置，包括箱体和箱盖，所述箱盖设置在箱体的上端，所述箱体的侧壁底端设置有进水口，所述箱体的侧壁上端设有出水口，所述箱体内部竖直设有若干第一隔板和若干第二隔板，若干第一隔板和若干第二隔板之间交错布置，第一隔板的一端与箱体一侧的内壁连接，第二隔板的一端与箱体另一侧的内壁连接，在相邻的第一隔板和第二隔板的间隙处设有两个安装组块，其中一个安装组块设置在第一隔板的自由端处，另一个安装组块设置在第二隔板的自由端处，两个安装组块正对布置形成一对安装组块；在每个安装组块上从上到下均匀布置若干流动孔道；
8.在每相邻的两隔板与一对安装组块围成的空间内插设有一电极组件，所述电极组件包括第一电极、第二电极和两个集流体，第一电极和第二电极之间设有间隔，第一电极和第二电极分别固定在一个集流体上，所有的第一电极和第二电极都与箱盖上的铜片相连，铜片与电源相连。
9.更进一步的，在每个安装组块上从上到下均匀设有若干个凸台，两个相邻的隔板与凸台之间形成容纳集流体的卡槽，两个电极设置在成对的安装组块的正对布置的凸台之间；第一电极靠近第一隔板设置，第二电极靠近第二隔板设置。
10.更进一步的，所述集流体为钛板，集流体的厚度与卡槽的宽度相同。
11.更进一步的，所述箱盖上设置有两组导电铜片，分别与第一电极和第二电极相连，导电铜片通过接导线与电源相连。
12.更进一步的，所述箱体由亚克力板粘连而成。
13.更进一步的，所述箱体的进、出水口之间设置有蠕动泵。
14.更进一步的，所述箱盖上设有与箱体扣合的棱台。
15.更进一步的，所述箱体的进、出水口处均安装有带密封圈的螺母，通过带密封圈的螺母与橡胶软管连接。
16.更进一步的，所有安装组块上均匀分布着同等数目且孔径一致的流动孔道。
17.本技术的另一方面提出一种用于模拟低放废水处理的电吸附系统，包括稳压直流电源、废液箱、第一蠕动泵、第二蠕动泵和上述的电吸附装置，所述电吸附装置与稳压直流电源通过接正极的导线和接负极的导线连接，所述电吸附装置的出水口通过橡胶软管与第二蠕动泵连接，第二蠕动泵通过橡胶软管与废液箱连接，电吸附装置的进水口通过橡胶软管与第一蠕动泵连接，第一蠕动泵通过橡胶软管与废液箱连接。
18.与现有技术相比，本实用新型所述的一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置的有益效果是：
19.(1)本实用新型所述的一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置，能够高效去除模拟放射性废液中的金属离子，工艺路线简单，能耗低，回收能力高，便于更换电极，整个电吸附过程中模拟废液的流动路径长，金属离子在电极上的分布更均匀，从而提高了电极材料的利用率。
20.(2)废液在若干组第一隔板与第二隔板之间迂回向前流动，增加了废液与电极的接触时间，有利于电吸附效率的提高。
21.(3)通过电极设置在集流体上，集流体插设在由两个相邻的隔板与凸台之间形成的卡槽上，拆卸更换方便。
附图说明
22.构成本实用新型的部分附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
23.图1为本实用新型实施例所述的一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置(未包含箱盖)的结构示意图；
24.图2为本实用新型实施例所述的一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置的箱盖的结构示意图；
25.图3为本实用新型实施例所述的一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置的安装组块的结构示意图；
26.图4为本实用新型实施例所述的一种用于模拟低放废水处理的电吸附系统的示意
图。
27.附图标记说明：
28.1、电吸附装置；2、箱体；3、箱盖；4、进水口；5、出水口；6、安装组块；7、凸台；8、流动孔道；9、第一隔板；10、第二隔板；11、集流体；12、第一电极；13、第二电极；14、螺母；15、导电铜片；16、接正极的导线；17、接负极的导线；18、棱台；19、稳压直流电源；20、废液箱；21、第一蠕动泵；22、第二蠕动泵；23、橡胶软管。
具体实施方式
29.下面将结合附图对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
33.如图1-图3所示，一种用于模拟低放废水处理的电吸附装置，包括箱体2和箱盖3，所述箱盖3扣合在箱体2的上端，所述箱体2的侧壁底端设置有进水口4，所述箱体2的侧壁上端设有出水口5，所述箱体2内部竖直设有若干第一隔板9和若干第二隔板10，若干第一隔板9和若干第二隔板10之间交错布置，第一隔板9的一端与箱体2一侧的内壁连接，第二隔板10的一端与箱体2另一侧的内壁连接，在相邻的第一隔板9和第二隔板10的间隙处设有两个安装组块6，其中一个安装组块设置在第一隔板9的自由端处，另一个安装组块设置在第二隔板10的自由端处，两个安装组块正对布置形成一对安装组块；在每个安装组块上从上到下均匀布置若干流动孔道8；所有安装组块6上均匀分布着同等数目且孔径一致的流动孔道8；模拟废液通过安装组块上的流动孔道迂回流过每一对电极；
34.在每相邻的两隔板与一对安装组块围成的空间内插设有一电极组件，所述电极组件包括第一电极12、第二电极13和两个集流体11，第一电极12和第二电极13之间设有间隔，第一电极12和第二电极13分别固定在一个集流体上，所有的第一电极11和第二电极13都与箱盖3上的铜片15相连，铜片与电源相连。
35.在每个安装组块6上从上到下均匀设有若干个凸台7，两个相邻的隔板与凸台之间形成容纳集流体的卡槽，两个电极设置在成对的安装组块的正对布置的凸台之间；第一电
极12靠近第一隔板9设置，第二电极13靠近第二隔板10设置。集流体11的厚度与卡槽的宽度相同。该集流体11用于连接电极材料与外部电源，为电极供电，对其材质不做特殊限定，只要导电性较好即可。优选的，集流体11选择钛板，集流体不易腐蚀，具有较高的稳定性。
36.箱盖3上设置有两组导电铜片15，分别与第一电极12和第二电极13相连，导电铜片15通过导线与电源19相连。具体为，每组导电铜片均为若干串联的铜片，两组导电铜片在箱盖3上交替布置，其中一组导电铜片连接接正极的导线16，另一组导电铜片连接接负极的导线17，连接正极的导线16与电源的正极相连，连接负极的导线17与电源的负极相连，连接正极的一组铜片均与第一电极12相连，连接负极的一组铜片均与第二电极13相连。
37.箱体2由亚克力板粘连而成，既保证一定的强度，又能观察废液在电吸附装置中的处理情况。
38.箱体1的进、出水口之间设置有蠕动泵，通过设置蠕动泵使得电吸附装置中的流体的流速加快，并能控制电吸附装置中的液体的流速。
39.箱盖3上设有与箱体1扣合的棱台18，使所述箱盖3与箱体2结合牢固。
40.箱体1的进、出水口处均安装有带密封圈的螺母14，通过带密封圈的螺母14与橡胶软管连接，用以保证连接橡胶软管时的密闭性。
41.所述第一电极12与第二电极13都通过粘结剂分别固定在对应的集流体11上；制备时添加一定量的导电剂；所述粘结剂采用聚偏氟乙烯；所述导电剂采用乙炔黑；粘结剂用n,n-二甲基乙酰胺溶解；电极的材质为为碳材料及其改性材料；所述电极材料、粘结剂和导电剂的质量比为8：1：1。
42.如图4所示，一种用于模拟低放废水处理的电吸附系统，包括稳压直流电源19、废液箱20、第一蠕动泵21、第二蠕动泵22和上述的电吸附装置1，所述电吸附装置1与稳压直流电源19通过接正极的导线16和接负极的导线17连接，所述电吸附装置1的出水口5通过橡胶软管与第二蠕动泵22连接，第二蠕动泵22通过橡胶软管与废液箱20连接，电吸附装置1的进水口4通过橡胶软管与第一蠕动泵21连接，第一蠕动泵21通过橡胶软管23与废液箱20连接；所述电吸附除盐系统能够控制模拟废液的循环流速和施加在电极间的电压；箱体进、出水口连接同一个废液箱，所述电极间的电压为0-2v；本技术的系统模拟废液在整个电吸附除盐系统间循环流动，系统自动化水平高，能够实现连续除盐。
43.使用时先将电极通过凹槽安装在隔板上，按照图3连接好整个系统，打开第一蠕动泵21，从入水口4将废液泵入电吸附装置1，当电吸附装置1中的溶液开始从出水口5流出时，打开第二蠕动泵22，将废液泵出，流回废液箱20，同时盖上箱盖3，连接好导线16与17，启动稳压直流电源19，开始电吸附；所述第一蠕动泵21和第二蠕动泵22转速相同，以保证电吸附装置1中废液流速恒定；此外，所述进水口4设置在电吸附装置1一侧下部，所述出水口5设置在同侧上部，以保证电吸附装置1中充满废液，从而确保电极与废液能充分接触。所述进水口4与出水口5均通过螺母14与橡胶软管23连接，以保证装置密封性。废液在第一隔板9与第二板10之间迂回向前流动，增加了废液与电极的接触时间，有利于电吸附效率的提高。所述电吸附装置1、废液箱20、第一蠕动泵21和第二蠕动泵22间均由橡胶软管23连接。每隔一段时间可以取一定量的废液，通过检测废液中的离子浓度来确定电吸附进程，当废液中的离子浓度不再变化或者达到排放标准时关闭稳压直流电源19即可停止电吸附过程，并且只需要打开箱盖3，即可取出电极，对其进行更换与清洗，操作简单方便。
44.以上公开的本实用新型实施例只是用于帮助阐述本实用新型。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。