一种板式电解槽装置的制作方法

本发明涉及电化学水处理和资源回收，特别是涉及一种板式电解槽装置。

背景技术：

1、板式电解槽是电化学水处理和资源回收领域的核心设备，其流场分布与传质效率直接决定了电解反应效率、能耗及处理效果。板式电解槽的基本结构通常包括槽体、设置于槽体内腔中的电极组、以及分别与内腔连通的进水口和出水口，电极组由多片平行间隔排列的电极片构成。

2、现有板式电解槽的内腔普遍采用四边形截面、各边角呈直角的结构设计。然而，在废水沿电极片之间的流道流动的过程中，当流体到达内腔的直角边角区域时，由于直角结构对流体转向的阻碍作用，流体在该区域易形成涡流和滞留，产生明显的流动死区。流动死区的存在导致该区域废水更新缓慢、离子浓度梯度增大，电极表面的局部反应物浓度持续降低，产生浓差极化，电流效率下降。同时，死区区域废水停留时间过长，容易发生副反应、结垢和气泡积聚，进一步恶化流场分布。最终导致电解槽有效反应利用率低、传质效率差、能耗高、处理效果不稳定。

3、为解决上述问题，现有技术中已有尝试通过改变进水方式或增设导流板等手段来改善流场分布，但这些方案往往结构复杂、改造成本高，且无法从几何结构上根本消除直角边角处的流动死区问题。此外，部分方案在消除死区的同时可能引入新的紊流或局部压降，反而影响流场稳定性。

4、因此，亟需一种能够从结构上消除内腔直角边角处流动死区、改善流场分布均匀性的板式电解槽装置。

5、以上背景技术内容的公开仅用于辅助理解本发明的构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述背景技术不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种板式电解槽装置，以解决上述现有技术存在的问题，能够从结构上消除内腔直角边角处流动死区、改善流场分布均匀性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种板式电解槽装置，包括：

4、槽体，所述槽体具有内腔，所述内腔呈四边形截面；

5、电极组，设置于所述内腔中，包括多片平行间隔排列的电极片；

6、进水口，设置于所述槽体上，与所述内腔连通；

7、出水口，设置于所述槽体上，与所述内腔连通；

8、所述内腔的侧壁上设置有扰流结构，所述扰流结构用于引导流体沿所述内腔的壁面流动并打破流动死区。

9、在一示例性实施例中，所述内腔具有上侧壁、下侧壁、前侧壁和后侧壁，所述进水口设置于所述前侧壁的底部，所述出水口设置于所述后侧壁的上部；所述扰流结构包括：

10、第一弧形升台，设置于所述下侧壁上，位于所述进水口的水流方向下游，所述第一弧形升台的弧形凹面朝向所述前侧壁；

11、第二弧形升台，设置于所述后侧壁上，位于所述出水口的下方，所述第二弧形升台的弧形凹面朝向所述下侧壁；

12、第三弧形升台，设置于所述上侧壁与所述前侧壁的夹角处，呈圆倒角结构；

13、第四弧形升台，设置于所述前侧壁上，位于所述进水口的上方，所述第四弧形升台的弧形凹面朝向所述上侧壁。

14、在一示例性实施例中，所述第一弧形升台设置于所述下侧壁上并向上凸起，用于将进水射流引导至所述电极组底部并沿所述电极片之间的流道向上流动；

15、所述第二弧形升台设置于所述后侧壁上并向前凸起，位于所述出水口下方，用于将流向所述出水口的流体引导回流至所述内腔；

16、所述第三弧形升台设置于所述上侧壁与所述前侧壁的夹角处，用于引导流体在所述内腔顶部平滑转向；

17、所述第四弧形升台设置于所述前侧壁上并向后凸起，位于所述进水口上方，用于阻断进水射流与回流流体的直接对冲。

18、在一示例性实施例中，所述第一弧形升台、所述第二弧形升台和所述第四弧形升台的抬升角度为15°至45°；所述第三弧形升台的圆倒角结构的圆弧角半径为所述内腔短边长度的1/8至1/5；所述第一弧形升台、所述第二弧形升台、所述第三弧形升台和所述第四弧形升台在所述内腔的周向上呈错位分布。

19、在一示例性实施例中，所述电极片上开设有导电孔和绝缘孔，所述导电孔用于供导电连接件穿过并与所述电极片接触以实现电连接，所述绝缘孔的孔径大于所述导电连接件的外径，用于供所述导电连接件穿过时与所述电极片保持绝缘间隔。

20、在一示例性实施例中，所述导电孔和所述绝缘孔呈交替阵列排布；所述导电连接件为导电螺杆，所述导电螺杆包括阳极导电螺杆和阴极导电螺杆；所述阳极导电螺杆穿过各所述电极片的所述导电孔时与阳极电极片接触导电，穿过各所述电极片的所述绝缘孔时与阴极电极片绝缘隔离；所述阴极导电螺杆穿过各所述电极片的所述导电孔时与阴极电极片接触导电，穿过各所述电极片的所述绝缘孔时与阳极电极片绝缘隔离。

21、在一示例性实施例中，所述电极片之间设置有绝缘垫片，所述绝缘垫片套设于所述导电连接件上，用于隔离相邻的所述电极片并保护电极表面。

22、在一示例性实施例中，所述进水口处设置有增压结构，所述增压结构包括进水增压腔和增压板；所述进水增压腔与所述进水口连通，所述增压板设置于所述进水增压腔的出口处，所述增压板上开设有多个布水孔，用于将进水细化成多股射流。

23、在一示例性实施例中，所述布水孔的孔径为2mm，深度为5mm，所述布水孔的数量为170个，所有所述布水孔的总容积为2670mm3；所述进水口的直径为22mm，深度为30mm，所述进水口的容积为11403mm3；所述进水口的容积与所述布水孔的总容积之比为4.27:1；所述增压板与所述进水口的距离为5mm至10mm；所述布水孔在所述增压板上呈蜂窝状排布，且所述增压板的中心区域无布水孔。

24、在一示例性实施例中，所述电极片平行于所述内腔的左右侧壁竖直设置，所述电极片之间的间距均匀，形成多层平行流道；所述电极片为硼掺杂金刚石电极、钛基电极或不锈钢电极中的任意一种。

25、本发明相对于现有技术取得了以下技术效果：

26、通过在槽体内腔的侧壁上设置扰流结构，使流体在到达内腔边角区域时受扰流结构的引导而沿壁面平滑转向，避免了因直角阻挡导致的涡流和滞留，从根本上消除了四边形内腔直角结构所固有的流动死区问题。由于流动死区被消除，电极表面各区域均能获得充分的反应物更新，浓差极化得到抑制，电流效率提升；同时副反应、结垢和气泡积聚现象减少，设备运行稳定性和电极寿命提高。该扰流结构为固定结构，无需外部动力，不增加额外能耗。

1.一种板式电解槽装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述内腔具有上侧壁（6）、下侧壁（7）、前侧壁（8）和后侧壁（9），所述进水口（4）设置于所述前侧壁（8）的底部，所述出水口（5）设置于所述后侧壁（9）的上部；所述扰流结构包括：

3.根据权利要求2所述的板式电解槽装置，其特征在于：

4.根据权利要求2所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述第一弧形升台（10）、所述第二弧形升台（11）和所述第四弧形升台（13）的抬升角度为15°至45°；所述第三弧形升台（12）的圆倒角结构的圆弧角半径为所述内腔短边长度的1/8至1/5；所述第一弧形升台（10）、所述第二弧形升台（11）、所述第三弧形升台（12）和所述第四弧形升台（13）在所述内腔的周向上呈错位分布。

5.根据权利要求1所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述电极片上开设有导电孔（14）和绝缘孔（15），所述导电孔（14）用于供导电连接件穿过并与所述电极片接触以实现电连接，所述绝缘孔（15）的孔径大于所述导电连接件的外径，用于供所述导电连接件穿过时与所述电极片保持绝缘间隔。

6.根据权利要求5所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述导电孔（14）和所述绝缘孔（15）呈交替阵列排布；所述导电连接件为导电螺杆，所述导电螺杆包括阳极导电螺杆（16）和阴极导电螺杆（17）；所述阳极导电螺杆（16）穿过各所述电极片的所述导电孔（14）时与阳极电极片（22）接触导电，穿过各所述电极片的所述绝缘孔（15）时与阴极电极片（23）绝缘隔离；所述阴极导电螺杆（17）穿过各所述电极片的所述导电孔（14）时与阴极电极片（23）接触导电，穿过各所述电极片的所述绝缘孔（15）时与阳极电极片（22）绝缘隔离。

7.根据权利要求5所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述电极片之间设置有绝缘垫片（18），所述绝缘垫片（18）套设于所述导电连接件上，用于隔离相邻的所述电极片并保护电极表面。

8.根据权利要求1所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述进水口（4）处设置有增压结构，所述增压结构包括进水增压腔（19）和增压板（20）；所述进水增压腔（19）与所述进水口（4）连通，所述增压板（20）设置于所述进水增压腔（19）的出口处，所述增压板（20）上开设有多个布水孔（21），用于将进水细化成多股射流。

9.根据权利要求8所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述布水孔（21）的孔径为2mm，深度为5mm，所述布水孔（21）的数量为170个，所有所述布水孔（21）的总容积为2670mm3；所述进水口（4）的直径为22mm，深度为30mm，所述进水口（4）的容积为11403mm3；所述进水口（4）的容积与所述布水孔（21）的总容积之比为4.27:1；所述增压板（20）与所述进水口（4）的距离为5mm至10mm；所述布水孔（21）在所述增压板（20）上呈蜂窝状排布，且所述增压板（20）的中心区域无布水孔（21）。

10.根据权利要求1所述的板式电解槽装置，其特征在于：所述电极片平行于所述内腔的左右侧壁竖直设置，所述电极片之间的间距均匀，形成多层平行流道；所述电极片为硼掺杂金刚石电极、钛基电极或不锈钢电极中的任意一种。