專利名稱：電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電化學(xué)和飲用水處理領(lǐng)域，具體涉及到電解法產(chǎn)氫和催化還原去
除水體中溴酸鹽的一體化設(shè)備。
背景技術(shù)：
溴酸鹽是一種可增加人類患癌癥機(jī)率的化合物，是被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定為2B 級(jí)(較高致癌可能性)的潛在致癌物。長(zhǎng)期飲用具有較高含量溴酸鹽的飲用水，可能會(huì)增 加罹患癌癥的幾率。飲用含溴酸鹽高的水，將導(dǎo)致腎及甲狀腺患癌癥，還能引發(fā)短暫惡心、 腹瀉、中央神經(jīng)系統(tǒng)遲緩及永久性腎衰竭與失聰?shù)葐?wèn)題。另外還有結(jié)果顯示，溴酸鹽可產(chǎn)生 明顯的致突變作用，溴酸鹽在高劑量時(shí)具有遺傳毒性。 水體中溴酸鹽是一種消毒副產(chǎn)物，采用臭氧對(duì)飲用水進(jìn)行消毒時(shí)，臭氧會(huì)將水體 中的溴離子氧化成溴酸根，形成溴酸鹽。水體中溴離子主要來(lái)源于礦物溶解、海水入侵地表 水或地下水含水層。臭氧作為優(yōu)良的消毒劑和強(qiáng)氧化劑，可以氧化去除水體中的微量有機(jī) 污染物和病毒等，臭氧消毒副產(chǎn)物的危害明顯低于液氯消毒，且成本較低，使得處理后出水 無(wú)色無(wú)臭，目前正被廣泛應(yīng)用。但是當(dāng)原水中含有溴化物時(shí)，在臭氧的氧化作用下溴離子很 容易被氧化為溴酸鹽。另外，溴酸鉀是我國(guó)以及世界范圍內(nèi)普遍使用的化學(xué)合成防腐劑，可 作為面粉品質(zhì)改良劑，也可用于魚(yú)類肉制品加工業(yè)。 目前世界各國(guó)紛紛制訂了飲用水中溴酸鹽副產(chǎn)物的控制標(biāo)準(zhǔn)。美國(guó)環(huán)保署規(guī)定 飲用水中溴酸鹽最高允許濃度在10i!g/L以內(nèi)，我國(guó)現(xiàn)行的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB 5947-2006)也規(guī)定溴酸鹽限值為0. 01mg/L。 2009年10月1日即將實(shí)施的《飲用天然礦泉 水新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)》(GB 8537-2008)首次對(duì)飲用礦泉水中溴酸鹽含量作出了規(guī)定，最高不得超 過(guò)O. 01mg/L。 目前，對(duì)于水體中溴酸鹽的控制方法主要分為溴酸鹽生成控制和生成的溴酸鹽的 去除。目前溴酸鹽的生成控制主要有加氨、加過(guò)氧化氫、降低pH值、加自由基清除劑和HOBr 清除劑等方法。溴酸鹽一經(jīng)生成就很難通過(guò)常規(guī)的凈水工藝去除?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室研究的方 法主要有光催化法、亞鐵或者零價(jià)鐵催化還原法、UV法、活性炭吸附法和生物活性炭去除法 等。對(duì)溴酸鹽生成的控制需要加入化學(xué)試劑，易形成二次污染；溴酸鹽的去除方法目前還局 限在實(shí)驗(yàn)室階段。開(kāi)發(fā)能夠?qū)嶋H應(yīng)用的溴酸鹽去除方法和相應(yīng)的設(shè)備變得極為緊迫。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，電解作用 產(chǎn)生的清潔還原劑氫氣在催化劑的作用下，通過(guò)催化還原作用去除水體中溴酸鹽，且該設(shè) 備對(duì)溴酸鹽的去除具有效率高、速度快、設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作等特點(diǎn)，是一種新型的去除溴酸 鹽設(shè)備。 為達(dá)到以上目的，本實(shí)用新型的解決方案是 —套簡(jiǎn)單、有效的去除溴酸鹽的設(shè)備，通過(guò)電解產(chǎn)生清潔還原劑氫氣，氫氣在催化材料表面催化還原水體中的溴酸鹽。 —種電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其包括水處理容器，水處理容器的中 間設(shè)有鈦電極，四周設(shè)有鈦合金網(wǎng)，鈦電極和鈦合金網(wǎng)與電源相連構(gòu)成電解水系統(tǒng)，水處理 容器的底部設(shè)有進(jìn)水管，頂部設(shè)有排氣管和出水管。 進(jìn)一步，所述水處理容器中間區(qū)域還填有催化材料床，其在催化材料上下設(shè)有隔 網(wǎng)，隔網(wǎng)與水處理容器的頂部及底部相距一定距離。 所述隔網(wǎng)與水處理容器的頂部及底部各相距水處理容器高度的1/10的距離。所述隔網(wǎng)孔徑為2-5mm，優(yōu)選的3mm的隔網(wǎng)為最佳。 所述催化材料為Pd/Al203，形成催化材料床，催化材料催化還原溴酸鹽，使得溴酸 鹽在常溫常壓下即可進(jìn)行。 所述催化材料床間還設(shè)有擋板，擋板為三塊，第一擋板、第三擋板分別設(shè)置于催化
材料床的上部和下部，其與鈦電極相連接，與鈦合金網(wǎng)相距一定距離，第二擋板位于催化材
料床的中部，其與鈦電極相距一定距離，與鈦合金網(wǎng)相連接。 所述距離為水處理容器直徑的1/10。 所述水處理容器為圓筒形，鈦合金網(wǎng)內(nèi)襯于容器四周。 所述進(jìn)水管上安裝有水泵、液體流量計(jì)。 所述鈦電極與電源正極相連，鈦合金網(wǎng)與電源負(fù)極相連。 電解產(chǎn)氫和溴酸鹽催化還原同時(shí)進(jìn)行，氫氣與水流得到充分的接觸，有利于還原 劑的利用和溴酸鹽的催化還原。 同時(shí)選用清潔的還原劑氫氣不會(huì)產(chǎn)生二次污染，而且電解產(chǎn)氫不需要儲(chǔ)氫設(shè)備， 管理安全，控制簡(jiǎn)單。 由于采用了以上技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果本實(shí)用新型電解產(chǎn)氫 催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，可以將催化材料、還原劑發(fā)生設(shè)備、原水處理設(shè)備集中一體 化，可以連續(xù)、快速的進(jìn)行溴酸鹽去除。可以調(diào)節(jié)進(jìn)水流量、電解電壓和電流，控制原水處理 速度，增加自控控制設(shè)備后，可以采用電腦控制處理過(guò)程，使用更加方便，效率更高。
圖1為電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型水處理容器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說(shuō)明。 如圖1所示，電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備包括水處理容器1 ，水處理容器 連接有進(jìn)水管2和出水管3，水處理容器1與氫氣排出管4相通。所述的進(jìn)水管2、出水管3 和氫氣排出管4上都安裝有閥門(mén)7。所述的進(jìn)水管2上安裝有液體轉(zhuǎn)子流量計(jì)6。提升泵 5與進(jìn)水管2相通，將原水泵入水處理容器1內(nèi)，并使其流經(jīng)催化材料床。 水處理容器1結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。水處理容器1中心安放有涂層鈦電極B，水 處理容器四周內(nèi)襯圓桶形鈦合金網(wǎng)C，涂層鈦電極B和鈦合金網(wǎng)C分別通過(guò)導(dǎo)線D與電源A 的兩極相連。水處理容器內(nèi)部填充有催化材料床，且其內(nèi)安裝有擋板E，擋板E的存在增大了水流與催化材料的接觸機(jī)會(huì)，擋板E可以設(shè)計(jì)為三塊，第一擋板、第三擋板分別設(shè)置于催 化材料床的上部和下部，其與鈦電極相連接，與鈦合金網(wǎng)相距一定距離，距離為反應(yīng)器直徑 的1/10，第二擋板位于催化材料床的中部，其與鈦電極相距一定距離，距離為反應(yīng)器直徑的 1/10，與鈦合金網(wǎng)相連接。擋板E的存在有利于水流與催化材料的接觸。催化材料床與水 處理容器的頂部及底部各相距一定距離，具體的距離為反應(yīng)器高度的1/10，另外在催化材 料床的頂部及底部分別設(shè)有隔網(wǎng)，隔網(wǎng)孔徑為3mm。 使用時(shí)，水泵5將原水通過(guò)進(jìn)水管2送入水處理容器1內(nèi)，同時(shí)電解反應(yīng)開(kāi)始，產(chǎn) 生還原劑氫氣。水流在流經(jīng)催化材料床的過(guò)程中，不斷與電解產(chǎn)生的氫氣在催化劑表面進(jìn) 行反應(yīng)，水體中溴酸鹽被還原去除。水流到達(dá)催化材料床頂端時(shí)，從出水管3流出水處理容 器，為反應(yīng)的氫氣通過(guò)氫氣排出管4排出。處理過(guò)程中可以通過(guò)閥門(mén)控制進(jìn)水流量，通過(guò)電 解電壓和電流的控制來(lái)調(diào)價(jià)氫氣的量。將各項(xiàng)參數(shù)設(shè)置好，也可以利用自動(dòng)控制系統(tǒng)控制 整個(gè)處理過(guò)程，提高效率。 上述的對(duì)實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本實(shí) 用新型。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對(duì)這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說(shuō) 明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過(guò)創(chuàng)造性的勞動(dòng)。因此，本實(shí)用新型不限于這 里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實(shí)用新型的揭示，對(duì)于本實(shí)用新型做出的改進(jìn)和修改 都應(yīng)該在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于其包括水處理容器，水處理容器的中間設(shè)有鈦電極，四周設(shè)有鈦合金網(wǎng)，鈦電極和鈦合金網(wǎng)與電源相連構(gòu)成電解水系統(tǒng)，水處理容器的底部設(shè)有進(jìn)水管，頂部設(shè)有排氣管和出水管。
2. 如權(quán)利要求1所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述水處 理容器中間區(qū)域還填有催化材料床，其在催化材料上下設(shè)有隔網(wǎng)，隔網(wǎng)與水處理容器的頂 部及底部相距一定距離。
3. 如權(quán)利要求2所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述隔網(wǎng) 與水處理容器的頂部及底部各相距水處理容器高度的1/10的距離。
4. 如權(quán)利要求2所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述隔網(wǎng)孔徑為2-5mm。
5. 如權(quán)利要求2所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述催化 材料為Pd/Al203，形成催化材料床，催化材料催化還原溴酸鹽，使得溴酸鹽在常溫常壓下即 可進(jìn)行。
6 如權(quán)利要求2所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述催化材料床間還設(shè)有擋板，擋板為三塊，第一擋板、第三擋板分別設(shè)置于催化材料床的上部和下 部，其與鈦電極相連接，與鈦合金網(wǎng)相距一定距離，第二擋板位于催化材料床的中部，其與 鈦電極相距一定距離，與鈦合金網(wǎng)相連接。
7. 如權(quán)利要求5所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述距離為水處理容器直徑的1/10。
8. 如權(quán)利要求1所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述水處 理容器為圓筒形，鈦合金網(wǎng)內(nèi)襯于容器四周。
9. 如權(quán)利要求1所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述進(jìn)水 管上安裝有水泵、液體流量計(jì)。
10. 如權(quán)利要求l所述的電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其特征在于所述鈦電 極與電源正極相連，鈦合金網(wǎng)與電源負(fù)極相連。
專利摘要一種電解產(chǎn)氫催化還原溴酸鹽一體化設(shè)備，其包括水處理容器，水處理容器填充催化材料床，中心放置鈦電極，容器內(nèi)襯圓桶形鈦合金網(wǎng)，鈦電極和直流電源正極相連，鈦合金網(wǎng)和直流電源負(fù)極相連。在水處理容器內(nèi)部同時(shí)實(shí)現(xiàn)電解產(chǎn)氫和加氫催化還原溴酸鹽反應(yīng)，水處理容器和進(jìn)水管、出水管以及氫氣排出管相通。水處理容器內(nèi)部還可以設(shè)置有擋板，增加水流與還原劑氫氣以及催化材料的接觸機(jī)會(huì)。本實(shí)用新型可以連續(xù)、快速的去除水體中溴酸鹽，并且可以調(diào)整進(jìn)水流量、電解電流和電壓，增加自動(dòng)控制裝備后，可以采用電腦控制過(guò)程，使用更加方便，效率更高。
文檔編號(hào)C02F1/70GK201520662SQ200920211129
公開(kāi)日2010年7月7日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者丁玲, 劉祥虎, 尹大強(qiáng), 張 杰, 毛燕芳, 江曉慶, 程煒, 范建偉 申請(qǐng)人:上海同濟(jì)科藍(lán)環(huán)保設(shè)備工程有限公司