專利名稱：超聲波強化電氧化分解工藝的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種超聲波電氧化的裝置，屬于化工、冶金等領域的一種 氧化分解設備。
背景技術：
電化學方法可提供及強的氧化、還原能力，并能通過改變電化學因素，如 電流密度、電極電位、電催化活性及選擇性等較為方便地控制、調節反應的方 向、限度、速率。因此，電氧化法廣泛用于化工、冶金、環保等領域，氧化分 解硫化礦物、高濃有機廢水分解或降解、有機電合成等，是電化學方法在環保、 冶金等工業中的又一重大應用。
隨著環保要求的閂趨嚴格，以及金屬綜合回收的迫切需要，硫化礦物的濕 法氧化浸出所占比例越來越大。易氧化分解的硫化礦物如銅、鉛、鋅等，其氧 壓煮分解工藝已成功應用于工業生產(CN1465723)，能實現多金屬的環保和高 效回收。為了降低對設備的依賴性，專利CN1266908介紹的一種鋅、銅、鎘、 鉛混合硫化礦物等的濕法冶金處理方法，通過利用強氧化劑(過硫酸鈸+氨水) 來氧化分解并浸出金屬硫化物，然后經絡合置換，銅鎘分離、鋅的離析等工序 將有價金屬鋅、銅、鎘、鉛分別回收，該方法既可提高金屬的提取回收率，也 可減少冶金過程對環境的污染，但是氧化劑價格較貴且消耗量過大，造成生產 成本偏高。
對于輝鉬礦等難氧化分解一類的硫化礦物，目前大多采用傳統焙燒-氨浸 工藝，存在環境污染嚴重、Mo及伴生Re的回收率不高等弊端。而氧壓煮工藝 則需要高溫高壓(氧分壓1.7 2.5Mpa,溫度180 250°C，見US6149883、 US4551313 )條件，生產技術難度大，對設備要求苛刻。電氧化分解工藝是在 NaClO分解工藝基礎之上發展起來的，通過電解產生強氧化劑(如NaClO、氯 氣等)來氧化分解硫化礦物，它繼承了浸出率高、反應條件溫和、無污染的特 點。該工藝消耗的主要是電能，原料消耗大為降低，但其主要缺點是電流效率 不高(喻慶華，陳庭章.從選鉬尾礦中回收鉬[J].礦冶l:程，1992， 12(2))，其原 因是電氧化過程中傳質效果不佳、電極表面易沉積異物所引起因此(GuptaCK. Extractive metallurgy of molybdenum [M]. London- CRC Press, 1992. )o
同樣的，有機物電化學合成工藝中，常采用氧化還原電對(如Bn/Br-、 Mn:'7Mn2+、 Ce"/C,等)間接電氧化制備有機酸類等化合物。盡管電氧化合成工 藝簡單，原料消耗低、反應選擇性好等優點，但由于電化學過程反應復雜，產 物與生成物的擴散往往成為控制步驟，導致電流效率不高，難以兼顧環境效益 與經濟效益(CN1940140)。
電氧化工藝在處理各種高濃有機廢水、難生化降解的高濃度有機廢水的預 處理等方面有較多報道。電氧化工藝是通過惰性陽極產生氧化基團降解水中的
有機物，能有效地破壞難生物降解有機物的穩定結構，使污染物徹底降解，因 此已成為5見代高級氧4七技術(Advanced Oxidation Processes)石開究令貞域的一 個熱點。專利CN2307782公布了一種處理水溶性COD與色度的電氧化塔，其特 點是在塔內第 一 反應室中部橫向平置若干層鉑系金屬制成的陽性電極板和不 銹鋼制成的陰電極，在直流電源通電情況下，利用廢液中自有電解質產生多種 強氧化劑，分別在第一、二反應室氧化水溶性COD與色度物質，并使污染的活 性炭再生。該設備占地小、操作穩定，可廣泛適用于對工業廢水的深度處理， 但是該設備在電氧化過程中電流效率不高，C0D等溶解性雜質指標的去除效果 不佳，其牛-要原因在于電解過程傳質效果不佳、氧化作用時間不夠等。
近年來，超聲波在化工、冶金等領域得到了廣泛的應用。在固-液體系中， 超聲空化產生的聲沖擊波引起體系的宏觀湍動和固體顆粒的高速沖撞，使邊界 層減薄、增大傳質效率(湍動效應)，超聲空化的微擾動可能使固液傳質過程 的瓶頸-微孔擴散得以強化(微擾效應)，超聲空化產生的微射流對固體表面的 剝離、凹蝕作用創造了新的活性表面，增大了傳質面積(界面效應)，超聲空 化的能量聚積產生的局部高溫高壓能使物質分子與固體表面分子結合鍵斷裂 而活化，實現傳質(聚能效應)，另一方面，超聲空化作用能產生氧化性極強 的羥基自由基(.0H， 4>°=2.8v)，可以直接氧化分解硫化礦物、降解廢水中 的有機污物，或者促進電氧化合成過稃。超聲空化所形成的異乎尋常的高溫、 高壓等極端條件為在 一 般條件下難以實現或不可能實現的化學反應提供了 一 種新的特殊的物理化學環境，在化工、冶金等領域得到了廣泛的應用。基于此， 我們提出采用超聲波來強化電氧化過程，通過超聲波與電場的耦合，提高電解 屯流效率和目標物質的氧化分解率。
實用新型內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種電解電流效率高和目標物質 的氧化分解率高的超聲波強化電氧化分解工藝的裝置。
為了解決上述技術問題，本實用新型提供的超聲波強化電氧化分解工藝的 裝置，無隔膜電解槽體設有進料口和出料口 ，在所述的無隔膜電解槽體內按陽 極 一 陰極 一 陽極_陰極的順序縱向交替排列有惰性陽極和惰性陰極，在所述的 無隔膜電解槽體上設置有超聲波發生裝置，所述的超聲波發生裝置直接與溶液 接觸或通過所述的無隔膜電解槽體槽體壁面與溶液間接接觸。
采用上述技術方案的超聲波強化電氧化分解工藝的裝置，由無隔膜電解槽 體、惰性陽極、惰性陰極、超聲波發生裝置等構成，超聲波發生裝置可直接與 溶液接觸，也可以通過電解槽體壁面與溶液間接接觸，超聲波的發射與電解氧 化同時作用；通過超聲波場和電場的耦合作用，強化電氧化(如硫化礦物的氧 化浸出、廢水中有機物的氧化分解或降解、有機電合成)過程，提高電流效率 和被氧化對象的分解率。
本實用新型的具體實施方案中，所使用的惰性陽極可以是氯堿工業中常用 DSA陽極(即形穩陽極)、石墨材質陽極、鈦材質陽極或不銹鋼陽極等；所使用
的惰性陽極可以是石墨材質陰極、鈦材質陰極、不銹鋼陰極、鐵陰極等；惰性陽極與惰性陰極之間的連接方式可以為復極式，或者單極式。
本實用新型的具體實施方案中，適用的超聲波發生裝置可以是超聲波探 頭，也可以是超聲波換能器和超聲波發生器振盒等；超聲波探頭可以直接插入 電解溶液中；超聲波換能器和超聲波發生器振盒等可以置于電解槽體的外壁面 或內壁面。
本實用新型適合于硫化礦物的電氧化浸出，廢水中有機物的氧化分解或降 解，以及有機電合成等。
綜上所述，本實用新型充分利用超聲波的化學效應、機械效應等，強化電 氧化過程如分解硫化礦物、廢水中有機物、有機電合成等中的傳質，促進還原 性物質的徹底氧化分解，提高電解過程電流效率，是一種電解電流效率高和目 標物質的氧化分解率高的超聲波強化電氧化分解工藝的裝置。
圖1是本實用新型的一種結構示意圖； 圖2是圖1的俯視圖； 圖3是本實用新型另一結構示意圖4是圖3的俯視圖。
具體實施方式
本實用新型由下列實施例進一步說明，但不受這些實施例的限制。
本實用新型的一種結構形式，參見圖1和圖2，無隔膜電解槽體3設有進 料口 1和出料口 6，在無隔膜電解槽體3內按陽極一陰極一陽極一陰極的順序 縱向交替排列有惰性陽極2和惰性陰極4，惰性陽極2與惰性陰極4之間按單 極式連接方式(并聯)，惰性陽極2可以是DSA陽極、石墨材質陽極、鈦材質 陽極或不銹鋼陽極，惰性陰極4可以是石墨材質陰極、鈦材質陰極、不銹鋼陰 極或鐵陰極，在無隔膜電解槽體3上設置有超聲波發生裝置5，超聲波發生裝 置5為超聲波探頭，超聲波探頭直接深入無隔膜電解槽體3中。
當無隔膜電解槽體3中加滿料后通電電解，并設置好超聲波作用方式(包 括作用時間、頻率、功率等)，則可開始超聲電解氧化。通過超聲波場和電場 的耦合作用，強化電氧化(如硫化礦物的氧化浸出、廢水中有機物的氧化分解 或降解、有機電合成)過程，提高電流效率和被氧化對象的分解率。
本實用新型的另一結構形式，參見圖3和圖4，無隔膜電解槽體3設有進 料口 1和出料口 6，在無隔膜電解槽體3內按陽極一陰極一陽極一陰極的順序 縱向交替排列有惰性陽極2和惰性陰極4，惰性陽極2與惰性陰極4之間按復 極式連接方式(串聯)，惰性陽極2可以是DSA陽極、石墨材質陽極、鈦材質 陽極或不銹鋼陽極，惰性陰極4可以是石墨材質陰極、鈦材質陰極、不銹鋼陰 極或鐵陰極，超聲波發生裝置5是超聲波換能器或超聲波發生器振盒，超聲波 換能器或超聲波發生器振盒置于無隔膜電解槽體3的外壁面。電氧化過程同實 施例1。
權利要求1、一種超聲波強化電氧化分解工藝的裝置，其特征是無隔膜電解槽體(3)設有進料口(1)和出料口(6)，在所述的無隔膜電解槽體(3)內按陽極-陰極-陽極-陰極的順序縱向交替排列有惰性陽極(2)和惰性陰極(4)，在所述的無隔膜電解槽體(3)上設置有超聲波發生裝置(5)，所述的超聲波發生裝置(5)直接與溶液接觸或通過所述的無隔膜電解槽體(3)槽體壁面與溶液間接接觸。
2、 根據權利要求1所述的超聲波強化電氧化分解工藝的裝置，其特征是 所述的惰性陽極(2)是DSA陽極、石墨材質陽極、鈦材質陽極或不銹鋼陽極； 所述的惰性陰極(4)是石墨材質陰極、鈦材質陰極、不銹鋼陰極或鐵陰極。
3、 根據權利要求1所述的超聲波強化電氧化分解工藝的裝置，其特征是 所述的惰性陽極(2)與所述的惰性陰極(4)之間的連接方式為復極式，或者 單極式。
4、 根據權利要求1所述的超聲波強化電氧化分解工藝的裝置，其特征是 所述的超聲波發生裝置(5)是超聲波探頭、超聲波換能器或超聲波發生器振盒。
專利摘要本實用新型公開一種超聲波強化電氧化分解工藝的裝置，無隔膜電解槽體(3)設有進料口(1)和出料口(6)，在所述的無隔膜電解槽體(3)內按陽極—陰極—陽極—陰極的順序縱向交替排列有惰性陽極(2)和惰性陰極(4)，在所述的無隔膜電解槽體(3)上設置有超聲波發生裝置(5)，所述的超聲波發生裝置(5)直接與溶液接觸或通過所述的無隔膜電解槽體(3)槽體壁面與溶液間接接觸。本實用新型充分利用超聲波的化學效應、機械效應等，強化電氧化過程如分解硫化礦物、廢水中有機物、有機電合成等中的傳質，促進還原性物質的徹底氧化分解，提高電解過程電流效率。
文檔編號C02F1/461GK201176452SQ200820052930
公開日2009年1月7日 申請日期2008年4月21日 優先權日2008年4月21日
發明者符劍剛, 宏 鐘 申請人:中南大學