CN111762852A - 处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，包括反应槽，所述反应槽内设有阴极板和颗粒状的阳极粒子电极，所述反应槽内设有阴离子交换膜，所述阴离子交换膜将所述反应槽分割为阴极区和阳极区，所述阴极板设置在所述阴极区内，所述阳极粒子电极设置在所述阳极区内。该电催化氧化反应器在反应槽内设置阴离子交换膜，将反应槽分割为阴极区和阳极区，阳极区内放置待处理的废水，因为有阴离子交换膜，废水中的易结垢离子无法透过阴离子交换膜进入所述阴极区，因此不会在阴极板上产生垢体，在阳极区内设置颗粒状的阳极粒子电极和催化填料，可以延展阳极板区域，能增大阳极的比表面积，提高反应速度，也可在一定程度上防止阴极板表面结垢。
Description
技术领域
本发明设计一种废水电催化氧化处理设备，尤其涉及一种高硬度高有机物废水的新型电催化氧化反应器。
背景技术
随着环保要求的日益严格，高盐有机废水的处理成为环保领域的难点。当前，高盐体系中的有机物降解通常采用高级氧化法，包括臭氧氧化技术、电催化氧化技术、Fenton氧化技术、湿式氧化等。Fenton氧化法存在产泥量大的问题，导致固废处理成本高；臭氧氧化技术技术需要需要提供氧气源，对于高浓度有机物体系臭氧的投加量大，需要考虑尾气处理等问题；湿式氧化法需要高温高压，成本高，使用过程中存在安全隐患，不具备大范围推广应用的可行性。
电催化氧化技术是近些年研究的热点之一，传统二维电极，有效反应面积较小，电流效率低，限制了处理量，为了解决该问题，通过在电极反应器中，将导电粒子填充于两极板间，此时导电粒子带电并构成三维尺度的微电极并参与电解反应。三维电极反应器相比于传统二维电极反应器而言，具备电极表面积大、传质效率高等特点，大大提升了电解效率。在实际应用过程中发现废水中若存在钙镁钡锶等易结垢离子，连续运行过程中容易在阴极板侧结垢，随着垢体的积累，阴极反应的活性表面减少，电流密度下降，影响到整体的处理效果。
专利（公开号CN203999067U）提供一种阴极或阳极扩展的三维电催化氧化反应器，通过将氧化区和还原区有目的地放大，提高氧化效果；专利（CN102992455A）提供一种难生物降解废水的新型三维电极装置，采用铁碳微电解填料，阴阳极板相间排列，难降解废水的COD和色度去除率高，但是铁碳填料会产生较大产泥量；专利（CN106365258A）提供一种三维电极催化氧化高盐份、高COD废水的装置，采用阴阳极板错开布置，阴阳极板之间装有电气石粉，可降低反应停留时间。但是上述技术方案均不能对阴极板易结垢问题进行有效解决，如何解决阴极板易结垢问题也成为行业内急需要解决的一个技术问题。
发明内容
为克服上述现有技术中的不足，本发明目的在于提供一种能够有效解决在高硬度高有机物高盐废水对阴极板易结垢问题的新型电催化氧化反应器。
一种处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，包括反应槽，所述反应槽内设有阴极板和颗粒状阳极粒子电极，所述反应槽内设有阴离子交换膜，所述阴离子交换膜将所述反应槽分割为阴极区和阳极区，所述阴极板设置在所述阴极区内，所述阳极粒子电极设置在所述阳极区内。
优选的，所述阳极区内设置有阳极网罩，所述阳极粒子电极设置在所述阳极网罩内。
优选的，所述阳极粒子电极中掺杂有催化剂填料。
优选的，所述催化剂填料为以活性氧化铝为载体并负载Mn、Fe、Co或Ni为过渡金属离子的催化剂填料。
优选的，所述阳极网罩及阳极粒子电极均为钛涂贵金属材质。
优选的，所述阴极板、阳极网罩分别设置在所述反应槽的两端。
优选的，所述阴极板为不锈钢板或石墨板。
上述技术方案具有如下有益效果： 该电催化氧化反应器在反应槽内设置阴离子交换膜，将反应槽分割为阴极区和阳极区，阳极区内放置待处理的废水，因为有阴离子交换膜，废水中的易结垢离子无法透过阴离子交换膜进入所述阴极区，因此不会再阴极板上产生垢体，在阳极区内设置颗粒状的阳极粒子电极和催化填料，可以延展阳极板区域，能增大阳极的比表面积，提高反应速度，也可在一定程度上防止阴极板表面结垢。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
元件标号说明：1、容器外壳；2、阴极板；3、阴离子交换膜；4、阳极网罩；5、阳极粒子电极；6、催化剂填料；7、阴极区；8、阳极区。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本发明将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本发明的各方面变得模糊。
如图1所示，本专利公开了一种处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，包括容器壳体1，在容器壳体1内形成进行废水处理的反应槽，在反应槽内设有阴离子交换膜3，阴离子交换膜3将反应槽分割为阴极区7和阳极区8，在阴极区7内设置有阴极板1，阴极板1为不锈钢板或石墨板。在阳极区内设置有颗粒状的阳极粒子电极5。在进行反应时，阴极区7内放置氯化钠作为极液，阳极区8连续通入待处理废水；因为阳极区8的易结垢离子无法透过阴离子交换膜进入阴极区7，这样就不会在阴极板1上产生垢体。
作为一种优选实施方式，可在阳极区8内设置阳极网罩4，将阳极粒子电极5装在阳极网罩4内，将阴极板1、阳极网罩4分别设置在反应槽的两端。这样在不影响反应速度的前提下方便对反应槽进行清理。
作为一种优选实施方式，在阳极粒子电极5中还掺杂有催化剂填料6，作为一种方式，催化剂填料为以活性氧化铝为载体并负载Mn、Fe、Co或Ni为过渡金属离子的催化剂填料。采用粒子电极和催化填料置于阳极网罩内的模式可延展阳极板区域，可以增大阳极的比表面积，增大羟基自由基的产生量，提高有机物降解效率。
作为一种优选实施方式，可在阳极网罩4及阳极粒子电极5表面涂有钛金属层，这样能进一步提高提高有机物降解效率，从而也能进一步防止阴极板1表面结垢。
该电催化氧化反应器在反应槽内设置阴离子交换膜，将反应槽分割为阴极区和阳极区，阳极区内放置待处理的废水，因为有阴离子交换膜，废水中的易结垢离子无法透过阴离子交换膜进入所述阴极区，因此不会再阴极板上产生垢体，在阳极区内设置颗粒状的阳极粒子电极和催化填料，可以延展阳极板区域，增大阳极的比表面积，提高反应速度，也可在一定程度上防止阴极板表面结垢。
采用本发明电催化氧化反应器对页岩气采出水进行处理的进水水质：电导率为28mS/cm，氯离子为12g/L，总硬为500mg/L，COD为2600mg/L。采用本发明电催化氧化反应器的部分参数为：极液浓度为2%~5%,电流密度在5~40mA/cm2，阳极区与阴极区反应体积比在2~5倍。处理后COD降至200mg/L以下，连续运行后阴极板表面未见明显结垢，电流密度未见明显下降。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (7)
1.一种处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，包括反应槽，所述反应槽内设有阴极板和颗粒状的阳极粒子电极，其特征在于：所述反应槽内设有阴离子交换膜，所述阴离子交换膜将所述反应槽分割为阴极区和阳极区，所述阴极板设置在所述阴极区内，所述阳极粒子电极设置在所述阳极区内。
2.根据权利要求1所述的处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，其特征在于：所述阳极区内设置有阳极网罩，所述阳极粒子电极设置在所述阳极网罩内。
3.根据权利要求1所述的处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，其特征在于：所述阳极粒子电极中掺杂有催化剂填料。
4.根据权利要求3所述的处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，其特征在于：所述催化剂填料为以活性氧化铝为载体并负载Mn、Fe、Co或Ni为过渡金属离子的催化剂填料。
5.根据权利要求2所述的处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，其特征在于：所述阳极网罩及阳极粒子电极均为钛涂贵金属材质。
6.根据权利要求2所述的处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，其特征在于：所述阴极板、阳极网罩分别设置在所述反应槽的两端。
7.根据权利要求1所述的处理高硬度高有机物高盐废水的电催化氧化反应器，其特征在于：所述阴极板为不锈钢板或石墨板。
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