技术领域
[0001] 本
发明属于
污泥脱
水技术领域，涉及一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料及其安装使用方法。
背景技术
[0002] 为了使城镇污泥满足后续处置要求，很多污泥处理企业采用板框压滤方式进行脱水。传统的板框压滤调理方式是加入污泥干基的5％～10％三氯化
铁、20％～30％生石灰等无机调理剂进行调理。该调理技术未真正达到污泥减量目的，污泥热值也进一步降低。
[0003] 污泥电动脱水是通过加载直流
电压，利用电动现象对污泥进行脱水的方法。电动现象是指溶胶粒子的运动与电性能之间关系所产生的现象。是
电泳、
电渗、流动电位与沉降电位等4种动电现象的总称。电动使污泥能够脱除表面水和胞内水，适用性强于普通机械脱水方法。
[0004] 目前不少污泥脱水将板框压滤脱水技术和
电渗析脱水技术进行结合，增强高干板框脱水机的污泥脱水效果。
[0005] 中国授权发明
专利CN104671632 A公开了一种序批式点渗透污泥深度脱水设备。阳极板的材质为
钛金属材料，所述阳极板表面依次设有
中间层和表面
活性层，所述中间层的材质为SnO2-Sb2Ox-La2O3
复合材料，所述表面活性层的材料为MnO2材料。
[0006] 中国授权发明专利CN104058567公开了一种电渗析
氧化法隔膜板框污泥脱水机。专利中的
电极材料为金属电极，电极材料为复合结构，外层是
稀土金属(镧与
铜复
合金属)，内层是稀有金属(Pt和Ni混合物)，内层稀有金属与金属电极直接
接触。
[0007] 上述专利中，阳极板的材质均为金属。对于阳极材料，因为在阳极附近会发生氧化反应，阳极材料有可能会因被氧化而失去
电子，并以离子的形式释放至污泥中。使用
导电性能好的金属材料进行电渗透脱水时，会引起
腐蚀，进而导致阳极附近的污泥受到污染。
发明内容
[0008] 本发明的目的在于克服
现有技术的不足，提供一种适用于电动与高压弹性压榨技术相结合的新型板框脱水设备—电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料及其安装使用方法，即一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料及其安装使用方法。
[0009] 本发明的技术方案如下：
[0010] 一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料，它是由30-60％的
碳纤维与40-70％的丙纶纤维或聚丙烯纤维混合编织得到的编织物，即
碳纤维复合材料布；其中，碳纤维选用
电阻率为36-144欧姆米，
抗拉强度为3530-4410Mpa，
纤度为400-700g/1000m，燃烧性为UL94V-0，卤素含量为Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纤维。
[0011] 本发明中用碳纤维复合材料做电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料的方法如下：
[0012] (一)、碳纤维材料的筛选
[0013] 碳纤维是一种无机非金属高分子材料，由含碳量较高，在
热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及
石墨化等工艺制成。碳纤维是含碳量在90％以上不完全石墨结晶化的纤维状碳素材料，分子结构界于石墨与金刚石之间，含碳体积分数随种类不同而异。
[0014] 本发明采用的碳纤维材料的性能如下：电阻率为36-144欧姆米、抗拉强度为3530-4410Mpa、纤度为400-700g/1000m、燃烧性为UL94V-0、卤素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)。
[0015] 碳纤维的规格有1k、3k、6k、12k等多种规格，可对以上各种规格的碳纤维材料进行筛选。
[0016] (二)、将碳纤维与其他种类的纤维进行混合编织，制成碳纤维
[0017] 复合阳极材料。
[0018] 本发明将导电性能优良的碳纤维与其他种类的纤维(如丙纶单丝、丙纶复丝、聚丙烯纤维等)进行混合编织得到的编织物，就是碳纤维复合材料布，可作为阳极材料使用(即：碳纤维复合阳极材料)。
[0019] 碳纤维与其他纤维混合编织的编织方式有平纹、斜纹、五纹、八纹等多种，可对以上各种编织方式进行筛选。
[0020] 编织物的类型优选为：经向3k～12k/纬向300～1500，织物结构为平纹/斜纹，经纬
密度为经向3～12/纬向3～12，单位面积
质量为170-200g/m2，厚度为0.30～0.50mm。
[0021] 碳纤维与其他纤维混合编织的优势是电导率可控。因为，阳极材 料的电导率不可过高，否则阳极污泥极易失水、阳极污泥电阻瞬间增大，不利于最终污泥含水率的降低。
[0022] (三)、按一定的安装方式将碳纤维复合材料布安装在高压弹性压榨机的阳极滤框上，作为电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料使用。
[0023] 上述电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料的安装使用方法如下：
[0024] 碳纤维复合材料作为阳极材料使用，其在电动/高压耦合弹性压榨机上的安装方式有两种：①将碳纤维复合材料布安装在常规电动/高压耦合弹性压榨机的阳极滤框上的普通
滤布的后面，通过金属
导线与正极电源相连接，做阳极使用(如图1所示)；②将碳纤维复合材料布直接替代常规高压弹性压榨机的阳极滤框上的普通滤布，通过金属导线与正极电源相连接，做阳极使用。(如图2所示)。
[0025] 为了使浸湿的阳极滤布和
阴极滤布之间达到绝缘，在阳极滤布(包括碳纤维复合材料布和普通滤布)的外表面四周边缘处设置一圈厚度2-5mm的
橡胶绝缘层或环氧
树脂绝缘层，尤其可防止碳纤维复合材料滤布与金属过渡层(指碳纤维复合材料滤布与电源正极连接的金属导线)之间出现电化学腐蚀(如图3所示)。
[0026] 本发明的有益效果：
[0027] 本发明提出了一种全新的碳纤维非金属阳极材料，克服了传统金属阳极材料容易腐蚀的致命
缺陷，大大延长了阳极材料的使用寿命，同时大幅度降低了阳极材料的损耗
费用。这项技术极大地推动及提高 了电渗析技术与高压弹性压榨机技术相结合的发展。
[0028] 本发明中的碳纤维非金属阳极材料具有：导电、耐腐蚀、柔软、
各向异性、耐摩擦、比重小、耐高温、导热、
热膨胀系数小等优异性能。其市场价格也远远低于现在常规的钛基涂层金属阳极材料。
[0029] 本发明中用碳纤维复合材料做阳极材料优势明显：电导率可控、成本低、寿命长、
能量利用率高、安装方式灵活，与现有电动/高压耦合弹性压榨机能够完美结合，可提高电动/高压耦合弹性压榨机的脱水效果，使泥饼的含水率从80-85％降至50-55％。
附图说明
[0030] 图1是本发明一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料碳纤维复合材料布安装在阳极滤框的普通滤布的后面的结构示意图；
[0031] 图2是本发明的碳纤维复合材料布直接作为阳极滤框的滤布使用的示意图；
[0032] 图3是本发明的碳纤维复合材料布-绝缘层的结构示意图；
[0033] 图4是电动/高压耦合弹性压榨机的阴极滤框的结构示意图。
[0034] 图中：1、阳极滤框 2、碳纤维复合材料布 3、普通滤布[0035] 4、
环氧树脂绝缘层 5、橡胶绝缘层 6、阴极滤框具体实施方式
[0036] 以下结合附图和
实施例对本发明作进一步的说明。
[0037] 实施例1
[0038] 本发明一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料，它是由40％的碳纤维与60％的丙纶纤维混合编织得到的编织物，即碳纤维复合材料布；其中，碳纤维选用电阻率为144欧姆米，抗拉强度为4410Mpa，纤度为700g/1000m，燃烧性为UL94V-0，卤素含量为Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纤维。碳纤维的规格为3k。编织物的类型为：经向3k/纬向1000，织物结构为平纹，经纬密度为经向5/纬向5，单位面积质量为185g/m2，厚度为0.30mm。
[0039] 如图1所示，本发明的碳纤维复合材料布2，安装在常规电动/高压耦合弹性压榨机的阳极滤框1上的普通滤布3的后面；该碳纤维复合材料布2通过金属导线7与电源正极相连接，做阳极使用。在碳纤维复合材料布2的外表面四周边缘处设有一圈厚度3mm的环氧树脂绝缘层4；在普通滤布3的外表面四周边缘处设有一圈厚度3mm的橡胶绝缘层5。如图4所示，该电动/高压耦合弹性压榨机的阴极滤框6仍采用普通滤布3。
[0040] 实施例2
[0041] 本发明一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料，它是由30％的碳纤维与70％的聚丙烯纤维混合编织得到的编织物，即碳纤维复合材料布；其中，碳纤维选用电阻率为36欧姆米，抗拉强度为3530Mpa，纤度为400g/1000m，燃烧性为UL94V-0，卤素含量为Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纤维。碳纤维的规格为6k。编织物的类型为：经向6k/纬向1500，织物结构为斜纹，经纬密度为经向5/纬向5，单 位面积质量为170g/m2，厚度为0.30mm。
[0042] 如图2所示，本发明的碳纤维复合材料布2，替代常规电动/高压耦合弹性压榨机的阳极滤框1上的普通滤布，直接作为阳极滤框1的滤布；该碳纤维复合材料布2通过金属导线7与电源正极相连接，做阳极使用。如图2、图3所示，在电动/高压耦合弹性压榨机的阳极滤框的滤布(碳纤维复合材料布2)的外表面四周边缘处设有一圈厚度2-5mm的环氧树脂绝缘层4。如图4所示，该电动/高压耦合弹性压榨机的阴极滤框6仍采用普通滤布3。
[0043] 实施例3
[0044] 本发明一种电动/高压耦合弹性压榨机的阳极材料，它是由45％的碳纤维与55％的丙纶纤维混合编织得到的编织物，即碳纤维复合材料布；其中，碳纤维选用电阻率为100欧姆米、抗拉强度为3800Mpa、纤度为600g/1000m，燃烧性为UL94V-0，卤素含量为Cl<900、Br<900、Cl+Br<1500的碳纤维。碳纤维的规格为6k。编织物的类型为：经向6k/纬向1000，织物结构为平纹，经纬密度为经向6/纬向6，单位面积质量为200g/m2，厚度为0.30mm。
[0045] 在本发明中，碳纤维复合材料滤布2安装在常规电动/高压耦合弹性压榨机的阳极滤框1的普通滤布3的后面；该碳纤维复合材料滤布2通过金属导线7与电源正极相连接，做阳极使用。碳纤维复合材料滤布2的外表面四周边缘处设有一圈厚度2mm的橡胶绝缘层；在普通滤布3的外表面四周边缘处设有一圈厚度5mm的环氧树脂绝 缘层。如图4所示，该电动/高压耦合弹性压榨机的阴极滤框6仍采用普通滤布3。
[0046] 实施例4
[0047] 常规压榨机与碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机的对比实验[0048] A)常规压榨机实验：
[0049] 将含水率为85％的污泥
泵入常规压榨机内，泵入压
力0.6-0.9Mpa，2.5Mpa压榨压力55分钟，压榨后泥饼含水率降至65％。
[0050] B)碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机实验：
[0051] 选用的碳纤维材料参数如下：电阻率为100欧姆米、抗拉强度为3800Mpa、纤度为600g/1000m、燃烧性为UL94V-0、卤素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)；碳纤维的规格为
6k；与丙纶单丝进行平纹混合编制，质量比为碳纤维：丙纶为4：6；将碳纤维复合材料布安装在常规压榨机阳极滤框的滤布的后面，做阳极使用。
[0052] 将含水率为85％的污泥泵入装有碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机内，泵入压力0.6-0.9Mpa，通入直流电(电压18V)12分钟，压榨压力2.5Mpa维持15分钟，压榨后泥饼含水率降至55％。
[0053] 实施例5
[0054] 不锈
钢做阳极的电动压榨机，与碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机的对比实验
[0056] 将含水率为85％的污泥泵入不锈钢做阳极的电动压榨机内，泵入压力0.6-0.9Mpa，通入直流电(电压
位置18V)12分钟，压榨压力2.5Mpa维持15分钟，压榨后泥饼含水率降至56％。
[0057] 上述实验重复进行30批次，不锈钢阳极出现腐蚀凹坑，腐蚀明显。
[0058] B)碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机实验：
[0059] 将含水率为85％的污泥泵入装有碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机内，泵入压力0.6-0.9Mpa，通入直流电(电压18V)12分钟，压榨压力2.5Mpa维持15分钟，压榨后泥饼含水降至55％。
[0060] 上述实验重复进行30批次，碳纤维复合材料布无表观变化，腐蚀不明显。
[0061] 实施例6
[0062] 两种不同碳纤维材料布做阳极的电动压榨机的对比实验
[0063] A)第一种碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机实验：
[0064] 第一种碳纤维复合材料布的制作及安装使用方法：
[0065] 碳纤维材料参数如下：电阻率为100欧姆米、抗拉强度为3800Mpa、纤度为600g/1000m、燃烧性为UL94V-0、卤素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)；碳纤维的规格为6k；碳纤维与丙纶单丝进行平纹混合编织，质量比为碳纤维：丙纶为4：6；将碳纤维复合材料布安装在常规压榨机阳极滤框的滤布的后面，做阳极使 用。
[0066] 将含水率为85％的污泥泵入装有第一种碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机内，泵入压力0.6-0.9Mpa，通入直流电(电压18V)12分钟，压榨压力2.5Mpa维持15分钟，压榨后泥饼含水率降至55％。
[0067] B)第二种碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机实验：
[0068] 第二种碳纤维复合材料布的制作及安装使用方法：
[0069] 碳纤维材料参数如下：电阻率为50欧姆米、抗拉强度为4100Mpa、纤度为700g/1000m、燃烧性为UL94V-0、卤素含量(<900Cl，<900Br，<1500Cl+Br)；碳纤维的规格为6k；碳纤维与丙纶单丝进行斜纹混合编织，质量比为碳纤维：丙纶为5：5；将碳纤维复合材料布直接替代常规板框过滤机阳极滤框的滤布，做阳极使用。
[0070] 将含水率为85％的污泥泵入装有第二种碳纤维复合材料布做阳极的电动压榨机内，泵入压力0.6-0.9Mpa，通入直流电(电压18V)12分钟，压榨压力2.5Mpa维持15分钟，压榨后泥饼含水率降至50％。
