一种水处理用电极连接机构、水处理单元及装置的制作方法

1.本发明涉及水处理设备组装技术领域，更具体地说，涉及一种水处理用电极连接机构、水处理单元及装置。


背景技术：

2.电化学技术日益发展，诸如电吸附技术(electro-sorption technology，est)日益受到重视。电吸附技术(electro-sorption technology，est)，也可称电容去离子技术或者电容除盐技术(capacitive deionization，cdi)，由于其高效率、低能耗、过程简便的特点，已在废水处理、饮用水处理、物质转化等领域逐步得到应用。
3.目前几种电吸附除盐装置的种类主要包括以下几种：(1)原始的固态对电极除盐装置，其基本处理单元由一对大块固状电极组成，两固状电极之间留有间隙作为流体通道，待处理流体从流体通道流过，实现对流体电吸附处理的目的，该种方式电极工作效率较低；(2) 液体电极/离子选择性隔离体形式。利用流动电极(包含电极液与电活性材料的粉末)替代大块固状电极，在离子交换膜的一侧设置一结构空间，允许流动电极从其中流过，实现电吸附处理目的，该种方式在一定程度上可以实现连续作业，但是该种方式电极液的导电性要远低于固态电极，其工作效果不够理想；(3)固定床电极/离子交换膜形式，基本处理单元由一对固定床电极、阴阳离子选择性隔离体以及中间隔网组成，中间隔网设置在两个离子交换膜之间，待处理流体分别从电吸附电极及离子交换膜之间的隔离通道流过，实现对流体进行处理的目的。该种结构形式由于允许液体从电极中流过，大大改善了电极的动力学过程，而且在电极再生过程中能够具有一定的电吸附处理效果。
4.综上所述，目前采用较多的是固定床电极/离子交换膜形式，在具体的应用上，其需要使用固定床电极提供电处理过程中所需要的电场，一般在一个电处理单元中会使用至少一对正、负电极，对于其布置安装形式，有采用利用压紧的方式进行安装的，如公开号为 cn103693718a的专利中，公开了一种用于脱盐系统的膜-电吸附装置，该方案主要为膜-电吸附单元中作为负极的中孔炭电极表面覆盖阳离子交换膜，正极的中孔炭电极表面覆盖阴离子交换膜，离子交换膜之间设置一层框形绝缘隔离网，每个膜-电吸附组合单元两侧设置有导水板，靠近进水端的前导水板下部开有导水孔，靠近出水端的后导水板上部开有导水孔，中导水板在上下各有导水孔，待处理的盐水由进水口进入，经过下部导水孔均匀分布至各个膜-电吸附单元，水流在各个膜-电吸附单元中平行向上，由上部导水孔及出水口流出从而实现水体去盐，该专利公开的方案中，装置的整体是由压紧螺杆进行压紧固定，但是该种固定方式仅仅依靠摩擦力进行维持，而水处理装置中的各个部件在安装、运输以及长期使用过程中可能会发生相对偏转，这就会导致不同水处理部件之间的串水，容易导致设备水处理效果下降甚至失效。
5.针对上述问题，在公开号为cn107921372a的专利中，公开了一种大容量水电解系统，包括具有阴极电解池和阳极电解池的电解盒，每个阴极电解池和阳极电解池包括一对彼此横向隔开并共面设置的电极，并具有与电极对间隔开的相应的离子渗透膜。电解池用
公共隔板隔开，隔板保持离子渗透膜与各自的电极平行，并促进盐水溶液从盐水浴传送至两个电解池进行水处理，该专利公开的方案中采用了紧固螺钉对含有电极的装置整体进行固定，压紧固定的同时可以实现各水处理单元之间的定位，以防止各部件之间发生偏转，但是采用紧固螺钉的固定方式也存在弊端，因为水处理装置在长时间使用后，电极上的电解液难免会发生单层渗透，如果使用紧固螺钉进行固定，单层渗透的电解液到达紧固螺钉的螺孔后，有较大的的概率会沿着紧固螺钉渗透到水处理装置的各个部件，尤其是如果阴极电解池和阳极电解池的电解液之间发生渗透，则会导致电流短路，容易导致水处理失效甚至设备损坏。
6.因此，对于固定床电极/离子交换膜形式的水处理装置，固定床电极以及离子交换膜等水处理部件选择合理的安装方式，是目前亟需研究开发的，进一步地，安装过程如何同时实现便捷化安装也是可以进一步研究开发。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于，针对现有技术中固定床电极/离子交换膜形式的水处理装置中固定床电极安装不合理导致设备水处理效果差的技术问题，提供一种水处理用电极连接机构、水处理单元及装置，通过电极连接机构的合理设置，有效避免因固定床电极安装导致设备水处理效果差的问题。
8.为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
9.本发明的一种水处理用电极连接机构，所述电极包括第一电极和第二电极，第一电极和第二电极为异性电极；所述连接机构包括连接件，所述连接件的第一连接端与第一电极相连，连接件的第二连接端与第二电极相连，第一连接端与第二连接端中的至少一个连接端与对应电极为非贯穿连接，通过第一电极和第二电极之间的连接件的设置，其不仅可以起到定位连接的作用，避免第一电极和第二电极之间发生偏转，而且第一电极、第二电极分别与连接件的非贯穿连接可以有效阻隔第一电极和第二电极各自的电解液沿连接件相互渗透，从而大概率降低第一电极和第二电极之间短路现象的发生。
10.优选地，所述第一电极上设置有电极连接孔，连接件穿过所述电极连接孔，第一连接端与第一电极的电极连接孔相连，第二连接端与第二电极通过连接部相连，所述第二电极在连接部处设置有阻挡部，所述阻挡部阻挡第二连接端贯穿第二电极；和/或，所述第二电极上设置有电极连接孔，连接件穿过所述电极连接孔，第一连接端与第二电极的电极连接孔相连，第二连接端与第一电极通过连接部相连，所述与第一电极在连接部处设置有阻挡部，所述阻挡部阻挡第二连接端贯穿第一电极；
11.优选地，如果在第一电极和第二电极上均设置电极连接孔，可以使得电极的加工均一化，加工、生产过程中可以使用相同的电极分别作为第一电极和第二电极，以降低生产成本。
12.优选地，所述第一连接端的侧部设置有斜面，所述电极连接孔与第一连接端的对应位置设置有连接孔斜壁，所述连接孔斜壁与第一连接端的斜面相配合，通过所述连接孔斜壁和第一连接端斜面的配合，便于连接件在电极连接孔中的安装，并且在一定程度上可以改善其密封性。
13.优选地，所述连接件的第二连接端的侧部设置有连接防脱件，所述电极连接孔内
设置有连接孔防脱部，所述连接防脱件与连接孔防脱部对应设置，通过连接防脱件与连接孔防脱部的配合用于防止连接件脱落，当连接件的第二连接端穿过电极连接孔后，连接件快要从电极连接孔中脱落时，连接孔防脱部可以对连接防脱件进行阻挡，从而避免，连接件快要从电极连接孔中脱落，便于后续的装配流程。
14.优选地，所述连接部设置有焊接层，通过该焊接层将连接件的第二连接端与第二电极相连；优选地，所述焊接层为超声波焊接层，通过焊接层的设置，尤其采用超声波焊接层进行连接，不仅便于加工，其连接强度也可以得到较好地保障。
15.优选地，所述电极包括电极框和导电件，所述电极框中间形成容纳空间，所述容纳空间内设置有导电件。
16.本发明的一种水处理单元，包括第一电极、第二电极、离子膜和布水板，所述离子膜和布水板设置于第一电极和第二电极之间，第一电极和第二电极之间通过电极连接机构相连，所述电极连接机构为上述的电极连接机构，水处理单元中的第一电极和第二电极之间通过上述的电极连接机构相连，可以有效避免各电极电解液的互相渗透，有效避免短路情况的发生。
17.优选地，所述第一电极上设置有电极连接孔，通过第一连接件穿过第一电极上的电极连接孔，通过连接部连接至第二电极；和/或所述第二电极上设置有电极连接孔，通过第二连接件穿过第二电极上的电极连接孔，通过连接部连接至第一电极，而优选地，如果在第一电极和第二电极上均设置电极连接孔，且分别通过第一连接件和第二连接件进行连接，有利于第一电极和第二电极之间连接强度的改善。
18.优选地，所述离子膜上设置有膜孔，所述布水板上设置有板孔，连接件穿过膜孔和板孔将第一电极和第二电极进行连接。
19.优选地，所述离子膜包括第一离子膜、第二离子膜和第三离子膜，所述布水板包括第一布水板和第二布水板，在第一电极和第二电极之间沿第一电极到第二电极的方向，所述第一离子膜、第一布水板、第二离子膜、第二布水板和第三离子膜依次设置。
20.优选地，所述第一电极为矩形电极，第一电极上设置有2个电极连接孔，所述2个电极连接孔关于矩形电极的中心点中心对称；且第二电极为矩形电极，第二电极上设置有2个电极连接孔，所述2个电极连接孔关于矩形电极的中心点中心对称；上述设置便于加工和生产，并且2个电极连接孔关于矩形电极的中心点中心对称设置，有利于最终形成的水处理单元整体结构的强度的增强。
21.优选地，第一电极和第二电极之间至少设置有2个连接件，所述离子膜上与连接件对应设置的膜孔连线形成的形状为关于离子膜中心点的中心对称图形；和/或，第一电极和第二电极之间至少设置有2个连接件，所述布水板上与连接件对应设置的板孔连线形成的形状为关于布水板中心点的中心对称图形，通过将离子膜上和/或布水板上与连接件对应设置的膜孔和板孔进行中心对称设置，可以便于离子膜和布水板的生产、加工，使得离子膜和布水板的样式可以同一化生产，降低生产成本，并且该设置便于离子膜和布水板的安装，安装过程不需要考虑离子膜和布水板的摆放正反方向。
22.本发明的一种水处理装置，所述水处理装置由多个水处理单元组成，所述水处理单元为上述的水处理单元。
附图说明
23.图1为本发明一种水处理单元各部件的爆炸图；
24.图2为本发明一种水处理用电极连接机构连接件连接结构示意图；
25.图3为本发明一种水处理用电极连接机构连接件装配结构示意图；
26.图4为本发明水处理单元中电极的结构示意图；
27.图5为本发明水处理单元中离子膜的结构示意图；
28.图6为本发明水处理单元中布水板的结构示意图。
29.示意图中的标号说明：
30.100、电极；101、电极框；102、导电件；
31.110、第一电极；111、电极连接孔；112、连接孔斜壁；113、连接孔防脱部；
32.120、第二电极；121、阻挡部；
33.130、第一离子膜；131、第一膜孔；
34.140、第一布水板；141、第一板孔；
35.150、第二离子膜；151、第二膜孔；
36.160、第二布水板；161、第二板孔；
37.170、第三离子膜；171、第三膜孔；
38.180、柔性导电件；
39.200、连接件；210、第一连接端；220、连接柱体；230、第二连接端；231、连接防脱件；232、连接部。
40.201、第一连接件；202、第二连接件；
41.300、离子膜；310、膜孔；
42.400、布水板；410、板孔。
具体实施方式
43.为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
44.本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”等用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴；除此之外，本实用新型的各个实施例之间并不是相互独立的，而是可以进行组合的。
45.本实施例的一种水处理装置，所述水处理装置由多个水处理单元组成，每个水处理单元可以进行单独的水处理作业，而本实施例中每个水处理单元，其部件分解后如图1所示，包括第一电极110、第二电极120、离子膜300和布水板400，所述离子膜300和布水板400设置于第一电极110和第二电极120之间，具体的电极100、离子膜300和布水板400分别如图4、图5和图6所示。
46.本实施例中水处理单元的具体结构为：所述离子膜300包括第一离子膜130、第二
离子膜150和第三离子膜170，所述布水板400包括第一布水板140和第二布水板160，在第一电极110和第二电极120之间沿第一电极110到第二电极120的方向，所述第一离子膜130、第一布水板140、第二离子膜150、第二布水板160和第三离子膜170依次设置。
47.需要说明的是，所述电极100包括电极框101和导电件102，所述电极框101中间形成容纳空间，所述容纳空间内设置有导电件102，本实施例中所述导电件102为填充的石墨颗粒。
48.而为了实现水处理单元中第一电极110、第二电极120、离子膜300和布水板400之间的安装，第一电极110和第二电极120之间通过电极连接机构相连，离子膜300和布水板 400夹在第一电极110和第二电极120之间，通过电极连接机构的连接，使得第一电极110 和第二电极120对离子膜300和布水板400进行夹紧。
49.本实施例中，所述电极连接机构包括连接件200，所述连接件200的第一连接端210与第一电极110相连，连接件200的第二连接端230与第二电极120相连，第一连接端210与第二连接端230中的至少一个连接端与对应电极为非贯穿连接。
50.此处的非贯穿连接，即对于进行连接的第一电极110和第二电极120来说，连接件200 的连接不采用两端均将第一电极110和第二电极120贯穿的连接方式，通过第一电极110和第二电极120之间的连接件200的设置，其不仅可以起到定位连接的作用，避免第一电极 110和第二电极120之间发生偏转，而且的第一电极110、第二电极120分别与连接件200 的非贯穿连接可以有效阻隔第一电极110和第二电极120各自的电解液沿连接件200相互渗透，从而大概率降低第一电极110和第二电极120之间短路现象的发生。
51.如图2和图3中所示，本实施例中具体的连接方式为：所述第一电极110上设置有电极连接孔111，连接件200穿过所述电极连接孔111，第一连接端210与第一电极110的电极连接孔111相连，第二连接端230与第二电极120通过连接部232相连，所述第二电极120 在连接部232处设置有阻挡部121，所述阻挡部121阻挡第二连接端230贯穿第二电极120。所述第二电极120上也可以设置有电极连接孔111，连接件200穿过所述电极连接孔111，第一连接端210与第二电极120的电极连接孔111相连，第二连接端230与第一电极110通过连接部232相连，所述与第一电极110在连接部232处设置有阻挡部121，所述阻挡部 121阻挡第二连接端230贯穿第一电极110。本实施例中连接件200包括连接柱体220，连接柱体220的两端分别为第一连接端210和第二连接端230。
52.即如图1中所示，所述第一电极110上设置有电极连接孔111，通过第一连接件201穿过第一电极110上的电极连接孔111，通过连接部232连接至第二电极120；和/或所述第二电极120上设置有电极连接孔111，通过第二连接件202穿过第二电极120上的电极连接孔 111，通过连接部232连接至第一电极110。
53.本实施例中，所述连接部232设置有焊接层，通过该焊接层将连接件200的第二连接端 230与第二电极120相连；优选地，所述焊接层为超声波焊接层，通过焊接层的设置，尤其采用超声波焊接层进行连接，不仅便于加工，其连接强度也可以得到较好地保障。
54.需要说明的是，如图2和图3中所展示的就是第一电极110上设置有电极连接孔111的情况，第二电极120上设置有电极连接孔111与该方式相同，仅是将图2和图3中第一电极 110、第一离子膜130、第一布水板140、第二离子膜150、第二布水板160、第三离子膜 170和第二电极120进行颠倒。另外，本实施例中所述的阻挡部121即为电极100未贯穿对连接件
200进行阻挡的部分。
55.而仅在第一电极110上设置有电极连接孔111或者仅在第二电极120上设置有电极连接孔111的方式也是可以的，其可以实现第一电极110与第二电极120的连接，并且可以实现第一电极110、第二电极120分别与连接件200的非贯穿连接进而阻隔第一电极110和第二电极120各自的电解液沿连接件200相互渗透即可。
56.而如果将果第一电极110和第二电极120上均设置电极连接孔111，可以使得电极的加工均一化，加工、生产过程中可以使用相同的电极分别作为第一电极110和第二电极120，以降低生产成本，且在第一电极110和第二电极120上均设置电极连接孔111，且分别通过第一连接件201和第二连接件202进行连接，有利于第一电极110和第二电极120之间连接强度的改善。
57.对于第一连接端210与第二连接端230中的至少一个连接端与对应电极为非贯穿连接还有一种实施方式，即在第一电极110和第二电极120上均不设置电极连接孔111，即第一连接端210和第二连接端230均通过超声波焊接层的方式分别与第一电极110和第二电极120 进行连接，该种方式对第一电极110和第二电极120的电解液阻隔效果更好，但是其加工过程中存在较多的焊点，并且第一电极110和第二电极120之间的距离难以控制，生产过程中较为不便。而前文中连接件200贯穿一个电极连接孔111进行连接的方式在加工过程中不仅降低加工难度，而且便于第一电极110和第二电极120之间的距离的控制。
58.所述离子膜300上设置有膜孔310，所述布水板400上设置有板孔410，连接件200穿过膜孔310和板孔410将第一电极110和第二电极120进行连接。具体的，如图1以及图2 中所示，第一离子膜130、第一布水板140、第二离子膜150、第二布水板160和第三离子膜170分别设置有第一膜孔131、第一板孔141、第二膜孔151、第二板孔161和第三膜孔 171。
59.如果在第一电极110上设置有电极连接孔111，连接件200依次穿过电极连接孔111、第一膜孔131、第一板孔141、第二膜孔151、第二板孔161和第三膜孔171连接至第二电极 120，如果第二电极120上设置有电极连接孔111，则连接件200依次穿过电极连接孔111、第三膜孔171、第二板孔161、第二膜孔151、第一板孔141和第一膜孔131连接至第一电极 110。
60.另外，连接件200第一连接端210的侧部设置有斜面，所述电极连接孔111与第一连接端210的对应位置设置有连接孔斜壁112，所述连接孔斜壁112与第一连接端210的斜面相配合，通过所述连接孔斜壁112和第一连接端210斜面的配合，便于连接件200在电极连接孔111中的安装，并且在一定程度上可以改善其密封性。
61.所述连接件200的第二连接端230的侧部设置有连接防脱件231，所述电极连接孔111 内设置有连接孔防脱部113，所述连接防脱件231与连接孔防脱部113对应设置，通过连接防脱件231与连接孔防脱部113的配合用于防止连接件200脱落，当连接件200的第二连接端230穿过电极连接孔111后，连接件200快要从电极连接孔111中脱落时，连接孔防脱部 113可以对连接防脱件231进行阻挡，从而避免，连接件200快要从电极连接孔111中脱落，便于后续的装配流程。
62.本实施例中，所述连接防脱件231为连接件200的第二连接端230侧部的凸起，离子膜 300上设置的膜孔310以及布水板400上设置的板孔410孔径均不小于该凸起形成的最大尺寸，以便于设置有该连接防脱件231的连接件200可以顺利插入，所述连接孔防脱部113本
实施例中可以为设置于电极连接孔111孔壁中的凸起，孔壁中的凸起使得孔壁中孔径尺寸小于第二连接端230侧部凸起的最大尺寸，进而使得正常的晃动中连接件200不会发生脱落。
63.本实施例中如图4所示，所述第一电极110为矩形电极，第一电极110上设置有2个电极连接孔111，所述2个电极连接孔111关于矩形电极的中心点中心对称；且第二电极120 为矩形电极，第二电极120上设置有2个电极连接孔111，所述2个电极连接孔111关于矩形电极的中心点中心对称；上述设置便于加工和生产，并且2个电极连接孔111关于矩形电极的中心点中心对称设置，有利于最终形成的水处理单元整体结构的强度的增强。
64.另外，第一电极110和第二电极120之间至少设置有2个连接件200，所述离子膜300 上与连接件200对应设置的膜孔310连线形成的形状为关于离子膜300中心点的中心对称图形；和/或，第一电极110和第二电极120之间至少设置有2个连接件200，所述布水板400 上与连接件200对应设置的板孔410连线形成的形状为关于布水板400中心点的中心对称图形，通过将离子膜上和/或布水板上与连接件200对应设置的膜孔和板孔进行中心对称设置，可以便于离子膜和布水板的生产、加工，使得离子膜和布水板的样式可以同一化生产，降低生产成本，并且该设置便于离子膜和布水板的安装，安装过程不需要考虑离子膜和布水板的摆放正反方向。
65.需要说明的是，上述连接孔设置位置可以设置于任意位置，其可以如图中所示，设置有多个，环布于对应部件的侧部。
66.在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本技术和本实用新型的应用领域。
67.更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。