申请/专利权人：中联西北工程设计研究院有限公司;太原理工大学

申请日：2022-04-20

公开（公告）日：2024-06-11

公开（公告）号：CN114940553B

主分类号：C02F1/469

分类号：C02F1/469;B01J47/06;B01J47/028;C02F101/10;C02F101/30;C02F101/32;C02F101/38

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.11#授权;2022.09.13#实质审查的生效;2022.08.26#公开

摘要：本发明涉及电控离子交换节能技术领域，尤其涉及单极式、复极式电控离子交换反应器及群组，包括等数量的多个阳电极板和多个阴电极板；所述多个阳电极板与所述多个阴电极板平行且交错排布；依据阳电极板和阴电极板之间不同连接方式分别形成单极式、复极式电控离子交换反应器；再依据单极式、复极式电控离子交换反应器各自不用的连接方式形成多种反应器群组，以适配不同电压电流范围的电源，拓展电控离子交换技术的应用范围。

主权项：1.一种单极式电控离子交换反应器群组，其特征在于，包括多个任一项单极式电控离子交换反应器，多个单极式电控离子交换反应器串联形成单极式电控离子交换反应器串联群组；多个单极式电控离子交换反应器并联形成单极式电控离子交换反应器并联群组；多个单极式电控离子交换反应器并联群组串联形成单极式电控离子交换反应器串并联群组；其中，单极式电控离子交换反应器包括等数量的多个阳电极板和多个阴电极板；所述多个阳电极板与所述多个阴电极板平行且交错排布；多个所述阳电极板的同一端直接连接形成阳极，所述阳极与工作电源的正极连接；多个所述阳电极板之间并联连接；多个所述阴电极板的同一端直接连接形成阴极，所述阴极与工作电源的负极连接；多个所述阴电极板之间为并联连接；多个所述阳电极板和多个阴电极板间隔设置，相邻的所述阳电极板与阴电极板之间的间隔距离为1cm~50cm；所述阳电极板采用的阳极材料为改性P型半导体双金属氢氧化物、电控重金属离子交换材料、层状双金属氢氧化物聚吡咯复合物、卤氧化铋、卤氧化铋聚苯胺复合物和卤氧化铋聚吡咯复合物中的一种；所述阴电极板采用的阴极材料为亚铁氰化铁、双硫代水杨酸聚苯胺、双硫代水杨酸聚吡咯、石墨和聚二硫代二苯胺中的一种；所述工作电源的电流密度为3mAcm2~20mAcm2；其中，由三个单极式电控离子交换反应器串联组成单极式电控离子交换反应器串联群组，一个单极式电控离子交换反应器的所有阳电极板与工作电源的正极相连，第三个单极式电控离子交换反应器的所有阴电极板与工作电源的负极相连；阳电极板采用的阳极材料为卤氧化铋聚苯胺复合物，阴电极板采用的阴极材料为亚铁氰化铁；以苯酚、苯胺、亚甲基蓝、氨氮、酚类、芳烃等有机物和无机盐类为目标污染物，在工作电源电压为30V，初始电流为2A的条件下处理15L循环冷却水，在电场作用下阳电极板开始产生羟基自由基等氧化性物质，去除水中微生物并降解循环冷却水，钙镁离子被捕获到呈负电性的阴电极板上；通电15min后，循环冷却水COD值从50mgL降到10mgL，COD去除率达到80%，总硬度从12mmolL降到9mmolL，能耗为3.6KWh∙L-1；由三个单极式电控离子交换反应器并联组成单极式电控离子交换反应器并联群组，每个单极式电控离子交换反应器的所有阳电极板与工作电源的正极相连，所有阴电极板与工作电源的负极相连；阳电极板采用的阳极材料为层状双金属氢氧化物聚吡咯复合物，阴电极板采用的阴极材料为双硫代水杨酸聚苯胺复合物；以苯酚、苯胺、亚甲基蓝、氨氮、酚类、芳烃等有机物和无机盐类为目标污染物；在工作电源电压为10V，初始电流为6A的条件下处理15L循环冷却水；在电场作用下阳电极板开始产生羟基自由基、次氯酸根等氧化性物质去除水中微生物并降解循环冷却水，钙镁离子被捕获到呈负电性的阴电极板上；通电10min后，循环冷却水COD值从50mgL降到8mgL，COD去除率达到84%，总硬度从12mmolL降到8mmolL，能耗为2.4KWh∙L-1；由三个单极式电控离子交换反应器并联组成单极式电控离子交换反应器并联群组，再将两个单极式电控离子交换反应器并联群组串联在工作电路中，第一个单极式电控离子交换反应器并联群组的所有阳电极板与工作电源的正极相连，第二个单极式电控离子交换反应器并联群组的所有阴电极板与工作电源的负极相连；阳电极板采用的阳极材料为卤氧化铋，阴电极板采用的阴极材料为亚铁氰化铁；以苯酚、苯胺、亚甲基蓝、氨氮、酚类、芳烃等有机物和无机盐类为目标污染物；在工作电源电压为10V，电流为12A的条件下处理15L二级反渗透浓水，在电场作用下阳电极板开始产生羟基自由基等氧化性物质去除水中微生物并降解循环冷却水，水中部分钠、钙、镁离子被捕获到呈负电性的阴电极板上；通电15min后，二级反渗透浓水COD值从383.75mgL降到71.56mgL，COD去除率达到81.35%，总硬度从0.05mmolL降到0.02mmolL，能耗为7.2KWh∙L-1。

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