申请日2006.04.17
公开(公告)日2007.10.24
IPC分类号C02F1/46; C02F1/467; C02F1/461; C02F1/463
摘要
本发明提供了一种絮凝与消毒作用兼具的水处理药剂的电解制备反应器。该反应器包括电解槽、形稳电极材料的阳极和阴极、电解液的循环系统、阳极电位监控系统，直流电源及电路连接系统，尾气收集系统。向此电解槽内加入三氯化铝或具有低碱化度的聚合铝溶液，打开直流电源，反应一段时间后，制备过程即可完成。本反应器设备紧凑，操作简单，适合现场生产投加。采用本反应器制备的水处理药剂中的有效成份Al13和有效氯含量分别可高达70%和5000mg/L。
权利要求书
1、一种兼具絮凝与消毒效能的水处理药剂的电化学制备反应器，其特征在 于产品中含有高含量的Al13和有效氯成份，适合现场制备和投加。
2、一种兼具絮凝与消毒效能的水处理药剂的电化学制备反应器，其特征在 于：在电解槽(17)内，阴极(4)和阳极(5)均为形稳电极，两组电极，电极采 用单极式联接，以三氯化铝或低碱化度聚合氯化铝为电解液，底层加一 布水板(15);在电解槽外，由直流电源(19)供给电流，以循环泵(12)循环电 解液。
3、按照权利2要求的反应器，其特征在于电解槽体积可大可小，其范围为 1～500L。
4、按照权利2要求的反应器，其特征在于阳极析出氯气，并被吸收瓶(8)中 石灰液吸收，转化为漂白粉。
5、按照权利2要求的反应器，其特征在于通过伏特表(1)控制阳极电位，提 高电流效率。
6、按照权利2要求的反应器，其特征在于阴阳两极间可以进行倒极，去除电 极上的沉积物，达到清扫电极的目的。
说明书
兼具絮凝与消毒效能的水处理药剂的电化学制备反应器
技术领域
本发明涉及一种兼具絮凝与消毒作用的水处理药剂电化学制备反应器的发 明。该反应器适合现场制备并投加。所制得的水处理药剂中有效成份Al13和有效 氯含量高。
技术背景
无机高分子絮凝剂是当今水处理技术领域中使用量大而面广的专用化学药 剂。与传统絮凝剂，如硫酸铝、氯化铝、氯化铁等相比，它能显著提高净水效能， 且具有用量省、沉降性能好、适应面广等优点。其中，聚合氯化铝(Polyaluminum Chloride，PACl)是当今工业生产技术最成熟，效能最高，应用也为最为广泛的 无机高分子絮凝剂品种。
PACl实际是在人工控制条件下，铝离子的水解-聚合-沉淀过程的动力学 中间产物。科学研究及应用实践表明，聚十三铝(化学式为Al1304(OH)247+，Al13) 是最佳凝聚絮凝形态，其含量的多少可以反映制品的絮凝效能，因而高含量Al13 聚合形态往往是PACl絮凝剂生产的主要追求目标。文献表明，Al13形态的单个 分子粒度仅为2.5nm，这种纳米级的Al13形态越来越受到人们的重视。目前通 过何种制备方法来获得高纯度的纳米Al13聚合物，已成为当前国内外纳米级 PACl研制的热点，并且Al13聚合物也是当前国内外众多其它领域研究开发的前 沿，如在催化、化妆品、地球化学、土壤化学和材料科学等领域。
氯化消毒是目前在水处理领域应用最广泛的技术，它具有操作简单，价格低 廉，适用面广的优点。对于日益恶化的地表水环境，如地表水体富营养化的问题， 常规的水处理工艺已不能保证良好的出厂水质。通常，水厂采用预氧化技术，主 要的效果：提高混凝效果，起到助凝的作用;抑制水中微生物在水处理构筑物中 的生长，除臭除色;去除某些无机污染物，如锰、铁等。氯化消毒剂包括氯气、 氯胺、二氧化氯、漂白粉等。
电化学方法已被成功的应用于高品质聚合氯化铝制备工艺中了。电化学方法 制备的聚合氯化铝克服了普通制备方法品质低的缺点，电化学产品中Al13含量可 高达70%以上。此外，电化学方法也是含氯消毒剂的主要制备方法之一。在氯 碱工业中，液氯是主要产品之一。而且，许多含氯消毒剂发生器也利用电化学方 法制备氯酸盐和次氯酸盐。本发明利用电化学技术成功将上述两种工艺合并在一 个反应器中。
发明内容
本发明的目的：
提供一种采用电化学方法，适合现场制备具有高Al13和有效氯含量水处理药 剂的反应器。
本发明的技术方案：
在电化学反应器内，阳极采用形稳阳极(Dimentionally Stable Anode，DSA)， 钛作阴极，电极采用单极联结方式。控制阳极电位为1.3～2.0V，电流密度为1.0～ 2.0A/dm2，依据达到预制聚合氯化铝的碱化度时所需的电量确定电解时间。以三 氯化铝或低碱化度的聚合氯化铝为电解液，通过循环泵循环电解液，通直流电， 阴极进行析氢反应产生的氢氧根离子与电解液中三价铝离子发生聚合生成聚合 铝，阳极析氯而造成氯离子的消耗来促使聚合铝的生成。原理如下：
阳极主反应：2Cl--2e=Cl2↑
阴极主反应：2H2O+2e=2OH-+H2↑
总化学反应：3nH2O+(m+n)AlCl3=Alm+n(OH)3nCl3m+3/2n H2↑+3/2n Cl2↑
电极间配置隔气板，分离阴阳两极产生的气体，既方便回收利用也保证安全 无隐患。阴极反应产生的氢氧根离子与电解液中的三价铝离子发生聚合，这是一 个铝离子的强化水解-聚合-沉淀过程，控制电解时间使铝形态停留在Al13形 态。阳极产生氯气也会对这一过程产生影响，在电解液中的氯离子和氢氧根离子 都会与三价铝离子发生配位反应，由于氯离子的消耗，氢氧根离子与三价铝离子 的聚合会得到促进。此外阳极产生得氯气还会部分溶解于电解液中，使产品中含 有有效氯成份。尾气氢气高空排放，氯气被石灰液吸收转化为漂白粉。
电解结束后，可将产品水处理药剂直接投加需处理的水中，既减少了有效成 份Al13与有效氯的损失，又相对的省去了运输和储存的费用。产品为清澈略显黄 绿色液体，总铝浓度达到0.1～1.5mol/L时，碱化度为2.0～2.5，有效絮凝成分 Al13含量达到60～90%，有效氯含量为500～5000mg/L。
本发明的特点：
1.产品中同时含有较高含量的Al13和有效氯，兼具絮凝和消毒的效能。
2.制备方法易于操作，设备紧凑，适合现场操作。
3.产品适合现场投加，克服了有效成份Al13和有效氯不稳定易于损失的特 点。
4.反应过程中产生的氯气可回收，用于消毒氧化。
5.水处理效果大大提高。
