CN105217739A - 一种旋流电催化水处理方法 - Google Patents

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王传义
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Abstract

本发明涉及一种旋流电催化水处理方法，该方法涉及的装置是由旋流电解反应器壳体、电催化阴极电极、导流槽、电催化阳极电极、导流槽入口和出水口组成，以旋流电催化水处理技术为核心，通过反应器设计将水利旋流技术与电催化氧化技术结合，电催化阳极电极为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱、铂涂覆的钛电极，电催化阴极电极的材质为钛、不锈钢；利用水利旋流作用增加反应传质效率及反应路径，提高电催化氧化的反应效率；电催化电极采用阴极和阳极交错排列方式，增加了电极放置密度，从而增强反应效率。经处理油田高含盐废水的结果表明：该方法有良好的电催化氧化能力，可以显著提高高盐废水中色度及COD的去除效率，使出水达到国家工业废水排放二级标准。

Description

一种旋流电催化水处理方法
技术领域
本发明属于水处理技术领域，涉及一种旋流电催化水处理方法，以及在水处理工业过程中的应用。
背景技术
电催化水处理技术是一种快速氧化去除有机污染物的高效水处理技术，具有广泛的应用前景。电催化水处理技术的基本原理是使污染物在电极上发生直接电化学反应或间接电化学转化而从废水中减少或去除。它可分为直接电解和间接电解。直接电解是指污染物在电极上直接被氧化或还原而从废水中去除。间接电解是指利用电化学产生的氧化还原物质(如具有强氧化性的氯酸盐、次氯酸盐、H2O2和O3以及溶剂化电子、·HO、·HO2等自由基)作为反应剂或催化剂，使污染物转化成毒性更小的物质。电催化处理技术具有多功能性、高灵活性、无污染或少污染、易于控制性等特点，同时其设备小、占地少、运行管理简单和处理效果好，目前日益受到人们的重视。但由于其在实际运用中尚存在电能消耗高、效果不稳定等缺点，阻碍了其广泛应用。寻求节能高效的电催化水处理技术与设备已成为电化学应用技术研究的重要方向。
发明内容
本发明目的在于，提供一种旋流电催化水处理方法，该方法涉及的装置是由旋流电解反应器壳体、电催化阴极电极、导流槽、电催化阳极电极、导流槽入口和出水口组成，以旋流电催化水处理技术为核心，通过反应器设计将水利旋流技术与电催化氧化技术结合，电催化阳极电极为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱、铂涂覆的钛电极，电催化阴极电极的材质为钛、不锈钢；利用水利旋流作用增加反应传质效率及反应路径，提高电催化氧化的反应效率；电催化电极采用阴极和阳极交错排列方式，增加了电极放置密度，从而增强反应效率。经处理油田高含盐废水的结果表明：该方法有良好的电催化氧化能力，可以显著提高高盐废水中色度及COD的去除效率，使出水达到国家工业废水排放二级标准。
本发明所述的一种旋流电催化水处理方法，该方法涉及的装置是由旋流电解反应器壳体、电催化阴极电极、导流槽、电催化阳极电极、导流槽入口和出水口组成，在旋流电解反应器壳体（1）内分别固定电催化阴极电极（2）为不锈钢或钛，和电催化阳极电极（4）为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱或铂涂覆的钛电极，在旋流电解反应器壳体（1）一侧的上端设有导流槽入口（5），在旋流电解反应器壳体（1）一侧的下端设有导流槽（3），在旋流电解反应器壳体（1）的另一侧设有出水口（6），具体操作按下列步骤进行：
a、将电催化阴极电极（2）为不锈钢或钛，排列间隔均等的电催化阳极电极（4）为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱或铂涂覆的钛电极分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体(1)中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口（5）打入，流速为5m/s，流体经导流槽（3）形成旋流；
c、调节外加电场电压为3.0V，电流密度为40mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口（6）中取样，检测出水色度、COD指标。
步骤a中的电催化阴极电极（2）和电催化阳极电极（4）为棒状、网、板、多孔管或异形为板棒焊接、网棒焊接形式。
本发明所述的旋流电催化水处理方法，该方法的特点主要有：（1）将水利旋流技术与电催化氧化技术结合；（2）利用水利旋流作用增加反应传质效率及反应路径，提高电催化氧化的反应效率；（3）电催化阳极电极和电催化阴极电极交错排列于旋流反应器壳体内部，形成环形结构。电催化电极采用电催化阳极电极和电催化阴极电极交错排列方式，增加了电极放置密度，从而增强反应效率，利于实现电催化氧化技术在实际水处理工艺中的应用。
附图说明
图1为本发明所述装置结构示意图；
图2为本发明所述装置纵向剖视图。
具体实施方式
本发明给出的实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
实施例1
二氧化钌涂覆钛阳极旋流电催化反应器处理油田高含盐废水：
a、将网状电催化钛阴极电极2，排列间隔均等的电催化棒状二氧化钌涂覆钛阳极电极4分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体1中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口5打入，流速为5m/s，流体经导流槽3形成旋流；
c、调节外加电场电压为2.5V，电流密度为30mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口6中取样，检测出水色度、COD指标；
入水COD为483mg/L，可以完全去除水体中的色度，出水COD降到110mg/L，达到国家工业废水二级排放标准。
实施例2
二氧化铅涂覆钛阳极旋流电催化反应器处理油田高含盐废水：
a、将板状电催化钛阴极电极2，排列间隔均等的电催化网状二氧化铅涂覆钛阳极电极4分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体1中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口5打入，流速为5m/s，流体经导流槽3形成旋流；
c、调节外加电场电压为3.5V，电流密度为40mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口6中取样，检测出水色度、COD指标；
入水COD为483mg/L，可以完全去除水体中的色度，出水COD降到105mg/L，达到国家工业废水二级排放标准。
实施例3
锑-锡氧化物涂覆钛阳极旋流电催化反应器处理油田高含盐废水：
a、将棒状电催化钛阴极电极2，排列间隔均等的电催化板状锑-锡氧化物涂覆钛阳极电极4分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体1中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口5打入，流速为5m/s，流体经导流槽3形成旋流；
c、调节外加电场电压为3.0V，电流密度为40mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口6中取样，检测出水色度、COD指标；
入水COD为483mg/L，可以完全去除水体中的色度，出水COD降到116mg/L，达到国家工业废水二级排放标准。
实施例4
氧化铱涂覆钛阳极旋流电催化反应器处理油田高含盐废水：
a、将异形为板棒焊接的电催化钛阴极电极2，排列间隔均等的电催化异形为板棒焊接的氧化铱涂覆钛阳极电极4分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体1中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口5打入，流速为5m/s，流体经导流槽3形成旋流；
c、调节外加电场电压为2.5V，电流密度为30mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口6中取样，检测出水色度、COD指标；
入水COD为483mg/L，可以完全去除水体中的色度，出水COD降到135mg/L，达到国家工业废水二级排放标准。
实施例5
铂涂覆钛阳极旋流电催化反应器处理油田高含盐废水：
a、将多孔管状不锈钢电催化钛阴极电极2，排列间隔均等的电催化多孔管状铂涂覆钛阳极电极4分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体1中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口5打入，流速为5m/s，流体经导流槽3形成旋流；
c、调节外加电场电压为2.5V，电流密度为30mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口6中取样，检测出水色度、COD指标；
入水COD为483mg/L，可以完全去除水体中的色度，出水COD降到120mg/L，达到国家工业废水二级排放标准。
本发明所述的技术方案，存在多种技术启示，其可替换方案的理论依据有：
本发明所给出的实施例中使用的电催化阳极电极4为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱、铂涂覆的钛电极，电催化阴极电极2的材质为钛、不锈钢，由此推断：当电催化阳极电极4采用其他类型电极(如碳布、碳纤维、石墨电极等)，电催化阴极电极2采用其他类型电极（如采用反应器壳体为电催化阴极电极等），也能实现本发明的技术效果。
本发明所给出的实施例中的水利旋流技术是物料分离的常规方法，广泛用于液固物料的分离，本领域技术人员可以根据本发明实施案例所提供的技术方案，得到技术启示，通过改变旋流器结构和运行方式，从而实现本发明的技术效果。
本发明所述的方法中，电催化阳极电极4和电催化阴极电极2采用的是交错排列方式，本领域技术人员可以根据本发明所提供的技术方案，得到技术启示，采用不同的排布方法，达到同样的技术效果。

Claims (2)

1.一种旋流电催化水处理方法，其特征在于该方法涉及的装置是由旋流电解反应器壳体、电催化阴极电极、导流槽、电催化阳极电极、导流槽入口、入水口和出水口组成，在旋流电解反应器壳体（1）内分别固定电催化阴极电极（2）为不锈钢或钛，和电催化阳极电极（4）为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱或铂涂覆的钛电极，在旋流电解反应器壳体（1）一侧的上端设有导流槽入口（5），在旋流电解反应器壳体（1）一侧的下端设有导流槽（3），在旋流电解反应器壳体（1）的另一侧设有出水口（6），具体操作按下列步骤进行：
a、将电催化阴极电极（2）为不锈钢或钛，排列间隔均等的电催化阳极电极（4）为二氧化钌、二氧化铅、锑-锡氧化物、氧化铱或铂涂覆的钛电极分别进行清洗干燥后采用交错排列方式装入旋流反应器壳体(1)中，形成环形结构；
b、用多级离心泵将油田高含盐废水从导流槽入口（5）打入，流速为5m/s，流体经导流槽（3）形成旋流；
c、调节外加电场电压为3.0V，电流密度为40mA/cm2；
d、稳定运行1h后，从出水口（6）中取样，检测出水色度、COD指标。
2.根据权利要求1所述一种旋流电催化水处理方法，其特征在于步骤a中的电催化阴极电极（2）和电催化阳极电极（4）为棒状、网、板、多孔管或异形为板棒焊接、网棒焊接形式。
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