CN115196799A

CN115196799A - 一种具有多种催化氧化作用的反应器

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Publication number: CN115196799A
Application number: CN202110377714.4A
Authority: CN
Inventors: 张婷婷; 张金兰; 李志锋; 李�杰; 潘亭
Original assignee: Beijing University of Chemical Technology
Current assignee: Beijing University of Chemical Technology
Priority date: 2021-04-08
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2022-10-18

Abstract

本发明提供了一种具有多种催化氧化作用的反应器，该反应器包括紫外灯源(1)、反应器(3)、排气口(4)、进水管(5)、进气管(10)、出水口(11)和三维电催化氧化反应单元(12)，所述紫外灯源(1)安装在反应器(3)内部，排气口(4)和进水管(5)安装在反应器(3)上部，进气管(10)和出水口(11)安装在反应器下部。本发明所述具有多种催化氧化作用的反应器将三维电催化、紫外光催化和臭氧催化等多种催化氧化作用耦合在一起，提高了废水处理的效果和效率，且该反应器价格低廉、工艺路线简单、条件易控，同时可根据实际需求进行模块化的增加，避免了反应器放大效应。

Description

一种具有多种催化氧化作用的反应器

技术领域

本发明属于环境净化领域，具体涉及一种具有多种催化氧化作用的反应器。

背景技术

目前，在难降解工业废水领域，有若干处理工序需要用到高级氧化技术。比如低盐废水的高级氧化预处理以提高废水的可生化性，生化出水的高级氧化深度处理；高盐废水零排放路线下产生的蒸发凝水高级氧化预处理、蒸发外排母液高级氧化处理实现减量化等。目前，铁碳微电解、芬顿反应、臭氧催化氧化、电催化氧化等，是业内常用的几种高级氧化技术。随着处理需求的日益增多，人们逐渐发现，有些废水，如有机物分子结构特别稳定、无机盐含量高、悬浮物多的情况下，采用芬顿反应、臭氧催化氧化、电催化氧化等单一技术，反应效率差，处理效果不好。紫外光催化氧化技术由于对废水中无机盐含量不敏感、具有更强的催化氧化能力，且催化反应过程本身不会产生二次危废，日益引起人们的重视。

在已经披露的紫外光催化氧化技术资料里，研究者们多关注氧化反应本身，如有机物如何降解，及反应装置的常规的简单构成。并未关注反应器中废水的流场分布细节，也未考虑如何充分利用紫外光源本身固有的优异特性，如其高频波段照射氧气可以原位产生臭氧，提高反应效率等。

因此，如何提高氧化反应的效率，使之能够高效处理单一氧化技术低效或无效的废水，成为亟待解决的难题。

发明内容

基于上述技术背景，本发明人进行了锐意进取，设计出一种具有多种催化耦合作用的反应器，该反应器包括紫外灯源、反应器、排气口、进水管、进气管、出水口和三维电催化氧化反应单元，所述紫外灯源安装在反应器内部，排气口和进水管安装在反应器上部，进水管和出水口安装在反应器下部。本发明所述的反应器将三维电催化、紫外光催化和臭氧催化等多种催化氧化作用耦合在一起，有效提高了废水处理的效果和效率，且该反应器具有工艺路线简单、条件易控和价格低廉等优点，同时避免了反应器放大效应。

本发明的第一方面在于提供一种具有多种催化耦合作用的反应器，该反应器包括紫外灯源1、反应器3、排气口4、进水管5、进气管10、出水口11和三维电催化氧化反应单元12。

所述紫外灯源1安装在反应器3内部，排气口4和进水管5安装在反应器3上部，进水管10和出水口11安装在反应器下部。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述的具有多种催化氧化作用的反应器用于废水处理的用途。

本发明的第三方面在于提供一种利用本发明第一方面所述的具有多种催化氧化作用的反应器进行废水处理的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将废水进行预处理；

步骤2、预处理后的废水通过反应器进行处理。

本发明提供的具有多种催化氧化作用的反应器具有以下优势：

(1)本发明所述的具有多种催化氧化作用的反应器将三维电催化、紫外光催化和臭氧催化等多种催化氧化作用耦合在一起，提高了处理废水的效果；

(2)本发明所述的具有多种催化氧化作用的反应器价格低廉、工艺路线简单、条件易控；

(3)本发明所述的具有多种催化氧化作用的反应器结构设计巧妙，可根据需求，模块化的进行增加，避免了反应器放大效应。

附图说明

图1示出本发明所述具有多种催化耦合作用反应器的整体结构示意图；

图2示出本发明实施例1制得催化剂的扫描电镜照片。

附图标号说明

1-紫外灯源；

2-安装孔；

3-反应器；

4-排气口；

5-进水管；

6-阴极；

7-γ-FeOOH；

8-三维电催化氧化催化剂；

9-阳极；

10-进气管；

11-出水口；

12-三维电催化氧化反应单元。

具体实施方式

下面将对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

本发明的第一方面在于提供一种具有多种催化氧化作用的反应器，该反应器包括紫外灯源1、反应器3、排气口4、进水管5、进气管10、出水口11和三维电催化氧化反应单元12。

在本发明中，所述紫外灯源1和三维电催化氧化反应单元12均安装在反应器3内部，排气口4和进水管5安装在反应器3上部，进气管10和出水口11安装在反应器下部。

在本发明一种优选地实施方式中，所述紫外灯源1安装在反应器3的中间，三维电催化氧化反应单元12围绕紫外灯源1安装，所述进水管5和排气口4位于三维电催化氧化反应单元12的上方；进气管10和出水口11位于三维电催化氧化反应单元12的下方。

在本发明更进一步优选地实施方式中，三维电催化氧化反应单元12水平安装在反应器3内部，紫外灯源1与三维电催化氧化反应单元12相互垂直，排气口4位于进水管5的上方，出水口11位于进气管10的下方。

在所述反应器顶部和底部分别设置进水管5和排水管10，可使得流进反应器的废水形成通路，由上至下流经反应器。在反应器的底部和顶部分别设置进气管10和排气口4，使反应器内部形成由下到上的气体通路。

本发明所述三维电催化氧化反应单元12包括阴极6、γ-FeOOH 7、三维电催化氧化催化剂8和阳极9，所述三维电催化氧化催化剂8位于阴极6和阳极9之间，γ-FeOOH涂覆于阴极6上，优选涂覆于阴极6的上下表面。

根据本发明，所述进气管10中通入的是空气，进水管5中通入的是待处理废水。

通入该反应器中的废水和空气中的氧气在紫外光的照射下产生一定量的臭氧，臭氧对有机物有一定的氧化作用，同时本发明中阴极6上涂覆的γ-FeOOH遇到臭氧后，会产生羟基自由基，对废水中的有机物进行氧化降解，提高废水中有机物的降解效果和降解效率。

相邻两三维电催化氧化反应单元12之间的距离为4～30cm，优选距离为8～20cm，更优选距离为10～15cm。

根据本发明一种优选地实施方式，所述阴极6位于三维电催化氧化催化剂8的上方，阳极9位于三维电催化氧化催化剂8的下方。

根据本发明进一步优选地实施方式，所述阴极6、三维电催化氧化催化剂床层和阳极9相互平行。三维电催化氧化催化剂床层是指装填有三维电催化氧化催化剂8并堆积成一定高度或厚度的床层，催化剂床层固定不动，流体通过床层进行催化反应。

根据本发明更进一步优选地实施方式，所述三维电催化氧化催化剂8与阴极6之间的距离(即三维电催化氧化催化剂床层的上表面与阴极6之间的距离)为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/8～7/8，优选为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/4～3/4，更优选为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/2。

经试验发现，三维电催化氧化催化剂与阴极之间选用以上距离时，具有更优异的废水处理效果。

根据本发明一种优选地实施方式，在阴极6和阳极8上设置分布有通孔，该通孔用于使废水和空气通过。优选地，所述通孔的孔径为0.05～0.8cm，相邻通孔的孔心间距为0.1～1.5cm，更优选地，所述通孔的孔径为0.1～0.4cm，相邻通孔的孔心间距为0.2～1.0cm。

在每个三维电催化氧化反应单元内，废水中的难降解有机物在三维电极和紫外灯源紫外光的照射下，分子被活化，有机物中的键变得更容易断裂，水流中的氧气在紫外光的照射下产生一定量的臭氧，臭氧对有机物有一定的氧化作用，臭氧在遇到阴极板上的γ-FeOOH后，产生羟基自由基，这样的设置使废水中的有机物除了在三维电催化氧化催化剂表面发生直接氧化外，催化剂表面也会产生大量羟基自由基，在上述多种因素的耦合作用下，使整个反应器中的氧化反应能力增强，从而大幅度提高了反应器处理污水的效果和效率。

根据本发明，所述阴极6为不锈钢、铝合金、碳钢、黄铜或铂片，优选为不锈钢、碳钢或黄铜，更优选为不锈钢。

阳极9为石墨、钛基涂覆二氧化锡或钛基涂覆氧化铅，优选为石墨。

用上述材料作为阴极和阳极，不但价格低廉，其还具有对废水中硬度等指标耐受程度高的优点，适用于水质复杂的废水，有效延长了反应器的使用寿命。

本发明所述的具有多种催化耦合作用反应器以单只紫外灯源1作为一个反应模块，可以根据使用需求，模块化的进行增加，以适应对废水不同处理量和处理效果的需求。

在本发明中，所述紫外灯源1的高度大约为三维电催化氧化反应单元12厚度的2～10倍，优选为2～7倍，更优选为3～5倍。

在本发明中，以单支紫外灯源1作为一个反应模块，所述一个反应模块中包含2～10个三维电催化氧化反应单元12，优选为包含2～7个三维电催化氧化反应单元12，更优选为包含3～5个三维电催化氧化反应单元12。

在处理废水的过程中，可以根据实际使用需求，为确保废水处理效果，对该处理废水的反应器可以模块化的进行增加，经试验发现，紫外灯源的高度(即反应器模块的高度)为三维电催化氧化反应单元厚度的2～10倍，反应器对废水的处理效果更好。

本发明所述的三维电催化氧化催化剂包括催化剂载体和活性组分，所述活性组分选自过渡金属氧化物中的一种或几种。

在本发明中，所述过渡金属选自Fe、Mn、Cu、Ir、Pt、Pd和Rh中的一种或几种，优选选自Fe、Mn、Cu、Pt和Rh中的一种或几种，更优选选自Fe、Mn、Cu中的一种或几种。

根据本发明一种优选地实施方式，所述活性组分为MnO₂、CuO和Fe₂O₃的混合物。

根据本发明进一步优选地实施方式，所述MnO₂在催化剂中的含量为1％～15％，优选为2％～10％，更优选为5％～8％。

所述CuO在催化剂中的含量为0.5％～5％，优选为0.5％～3％，更优选为1％～2％。

所述Fe₂O₃在催化剂中的含量为0.5％～10％，优选为1％～5％，更优选为2％～3％。

经试验发现，MnO₂、CuO和Fe₂O₃的混合物作为催化剂的活性组分具有协同增效的作用，可大大提高催化剂的催化效果，其在催化剂中的含量为以上所述范围时，催化效果更好，对废水中COD的去除率更高。

所述催化剂载体选自硅藻土、氧化铝、无烟煤粉、碳化硅、分子筛和活性炭中的一种或几种，优选选自硅藻土、无烟煤粉、碳化硅和分子筛中的一种或几种，更优选选自硅藻土和无烟煤粉中的一种或几种。

本发明所述的三维电催化氧化催化剂由包括以下步骤的方法制得：

步骤1、将含A元素的化合物和催化剂载体进行混合研磨；

步骤2、添加粘结剂和含铁元素化合物混合后成型；

步骤3、将步骤2制得产物依次进行碳化和活化。

步骤1中，所述含A元素的化合物选自含A元素的氧化物、氢氧化物、硫酸盐和醋酸盐中的一种或几种，优选选自含A元素的氧化物、氢氧化物和硫酸盐中的一种或几种，更优选选自含A元素的氧化物和氢氧化物中的一种或几种，例如含A元素的氧化物。

所述A元素选自Mn、Cu、Ir、Pt、Pd和Rh中的一种或几种，优选选自Mn、Cu、Pt和Pd中的一种或几种，更优选选自Mn和Cu中的一种或两种。

在本发明中，含A元素的化合物与催化剂载体的质量比为1：(10～30)，优选地，含A元素的化合物与催化剂载体的质量比为1：(15～25)，更优选地，含A元素的化合物与催化剂载体的质量比为1：(17～20)。

将上述物质混合后进行研磨，优选研磨后的粒度小于50μm。

步骤2中，所述粘结剂选自煤焦油、聚乙烯醇、可溶性淀粉、羟甲基纤维素、膨润土和丙烯酸酯中的一种或几种，优选选自煤焦油、聚乙烯醇和丙烯酸酯中的一种或几种，优选选自煤焦油和丙烯酸酯中的一种或两种。

所述粘结剂与催化剂载体的质量比为1：(5～15)，优选地，所述粘结剂与催化剂载体的质量比为1：(6～10)，更优选地，所述粘结剂与催化剂载体的质量比为1:(8～9)。

含铁元素的化合物选自含铁元素的硫酸盐和氧化物中的一种或几种，优选选自含铁元素的硫酸盐或氧化物，更优选为含铁元素的硫酸盐。

所述含铁元素的化合物与催化剂载体的质量比为1：(15～50)，优选地，含铁元素的化合物与催化剂载体的质量比为1:(20～40)，更优选地，含铁元素的化合物与催化剂载体的质量比为1：(25～30)。

步骤3中，所述碳化和活化均在保护气体中进行，所述保护气体优选为氮气或氩气，更优选为氮气。

所述碳化温度为350～750℃，优选地，所述碳化温度为400～600℃，更优选地，所述碳化温度为500～600℃。

所述碳化时间为30～90min，优选为30～60min，更优选为40～50min。

所述活化温度为750～1100℃，优选地，所述活化温度为800～1000℃，更优选地，所述活化温度为850～950℃。

所述活化时间为1～10h，优选为2～8h，更优选为2～6h。

根据本发明，所选用的三维电催化氧化催化剂的比表面积为750～900m²/g，机械强度为93～96N/cm。

本发明人发现，用本发明所述的三维电催化氧化催化剂作为反应器的催化剂可大大提高对废水中难降解有机物的氧化降解，使废水中COD的去除率提高，特别是对一些难处理废水的处理效果显著。

本发明所述具有多种催化氧化作用的反应器对废水COD的去除率在55％以上。

本发明的第二方面在于提供一种根据本发明第一方面所述的具有多种催化氧化作用的反应器用于废水处理的用途，特别是用于处理难降解工业废水的用途，例如，其可用于处理受阻胺类光稳定剂废水。

步骤1、将废水进行预处理；

步骤2、预处理后的废水通过反应器进行处理。

以下对该步骤进行具体描述和说明。

步骤1、将废水进行预处理。

所述预处理包括调节待处理废水的pH，所述pH值调节至7～10，优选调节至7.2～9，更优选调节至7.5～8。调节pH至弱碱性环境有利于保护反应器材质及保持催化剂的稳定性。

pH调节剂为碱性化合物，优选pH调节剂为氢氧化钠、碳酸钠、碳酸氢钠，更优选pH调节剂为氢氧化钠。

步骤2、预处理后的废水通过反应器进行处理。

所述反应器为本发明第一方面所述的具有多种催化氧化作用的反应器。该反应器包括紫外灯源1、反应器3、排气口4、进水管5、进气管10、出水口11和三维电催化氧化反应单元12.

所述紫外灯源1和三维电催化氧化反应单元12均安装在反应器3内部，排气口4和进水管5安装在反应器3上部，进气管10和出水口11安装在反应器下部。

在本发明一种优选地实施方式中，所述紫外灯源1安装在反应器3的中间，三维电催化氧化反应单元12安装在紫外灯源1的周围，所述进水管5和排气口4位于三维电催化氧化反应单元12的上方；进气管10和出水口11位于三维电催化氧化反应单元12的下方。

根据本发明一种优选地实施方式，所述阴极6位于三维电催化氧化催化剂8上方，阳极9位于三维电催化氧化催化剂8的下方。

根据本发明进一步优选地实施方式，所述阴极6、三维电催化氧化催化剂床层和阴极9相互平行。

根据本发明更进一步优选地实施方式，所述三维电催化氧化催化剂8与阴极6之间的距离为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/8～7/8，优选为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/4～3/4，更优选为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/2。

在阴极6和阳极8上设置分布有通孔，该通孔用于使废水和空气通过。优选地，所述通孔的孔径为0.05～0.8cm，相邻通孔的孔心间距为0.1～1.5cm，更优选地，所述通孔的孔径为0.1～0.4cm，相邻通孔的孔心间距为0.2～1.0cm。

经试验发现，反应器对废水的处理效果与阴极和阳极上通孔的孔径和相邻通孔的孔间距有关，孔间距太大、孔径太小，通孔的分布较少，通过阴极和阳极的废水和空气分布容易不均匀，反应器对废水的处理效果差、处理效率低，若孔间距太小、孔径太大，通过阴极和阳极的废水和空气流速过小，同样不利于反应器对废水的处理效果。

所述阴极6为不锈钢、铝合金、碳钢、黄铜或铂片，优选为不锈钢、碳钢或黄铜，更优选为不锈钢。

本发明所述的具有多种催化耦合作用反应器以单只紫外灯源作为一个反应模块，可以根据使用需求，模块化的进行增加，以适应对废水处理效果的需求。

所述紫外灯源1的高度为三维电催化氧化反应单元12厚度的2～10倍，优选为2～7倍，更优选为3～5倍。

该反应器以单支紫外灯源作为一个反应器模块，所述一个反应模块中包含2～10个三维电催化氧化反应单元12，优选为包含2～7个三维电催化氧化反应单元12，更优选为包含3～5个三维电催化氧化反应单元12。

所述三维电催化氧化催化剂包括催化剂载体和活性组分，所述活性组分选自过渡金属氧化物中的一种或几种。

所述过渡金属选自Fe、Mn、Cu、Ir、Pt、Pd和Rh中的一种或几种，优选选自Fe、Mn、Cu、Pt和Rh中的一种或几种，更优选选自Fe、Mn、Cu中的一种或几种。

步骤1、将含A元素的化合物和催化剂载体进行混合研磨；

步骤2、添加粘结剂和含铁元素化合物混合后成型；

步骤3、将步骤2制得产物依次进行碳化和活化。

通入废水之前打开紫外灯源1，所述待处理废水由进水管5通入，由出水口11排出，并经过循环泵返回进水管5，进行循环流动。废水在反应器内的流速为1～50cm/s，优选为5～30cm/s，更优选为10～20cm/s。

废水在反应器中流速较小，其在反应器中进行充分反应，有利于废水处理效果的提高。

通入废水的同时向进气管10中通入空气，使通入空气的空塔流速为0.1～20cm/s，优选为1～15cm/s，更优选为2～10cm/s。

空气在反应器中的空塔流速会影响本发明所述反应器对废水的处理效果，空气的空塔流速越高，反应器对废水的处理效果越好，但当流速超过一定值后，随着流速的提高，反应器对废水的处理效果趋于平稳。

所述处理温度为20～30℃，优选为25℃。

处理时间为1～5h，优选为2～4h，更优选为3h。

本发明所具有的有益效果：

(1)本发明提供的具有多种催化氧化作用的反应器同步具有三维电催化、紫外光催化、臭氧催化耦合作用，其具有工艺路线简单，条件易控，能够对高难度废水进行有效处理；使得处理后排水中有机物能够得到明显去除；

(2)本发明提供的具有多种催化氧化作用的反应器，氧气在紫外光低频波段的作用下，在废水中原位产生臭氧，臭氧本身具有一定的氧化作用，并在导流板表面的γ-FeOOH催化下产生羟基自由基；向废水中进入空气，除了能起到搅拌混合促进传质的作用外，还能额外产生一定的臭氧，提高了紫外灯源的能量利用效率；

(3)本发明提供的具有多种催化氧化作用的反应器，采用石墨做阳极，不锈钢做阴极，价格低廉，对废水中硬度等指标耐受程度高，适用于水质复杂的废水；废水中的有机物在紫外光的照射下，分子结构发生改变，更容易断裂；以上几个因素耦合在一起，协同作用，增强了催化氧化效果；

(4)本发明提供具有多种催化氧化作用的反应器，巧妙的设计了反应器结构，使之充分利用了反应器空间，将多种高级氧化作用耦合在一起；

(5)本发明提供的反应器，以单支紫外灯源作为一个反应器模块，可以根据使用需求，模块化的进行增加，以适应不同的处理量需求，不存在反应器放大效应，保证了工业化的反应效果。

实施例

以下通过具体实例进一步阐述本发明，这些实施例仅限于说明本发明，而不用于限制本发明范围。

实施例1三维电催化氧化催化剂的制备

称取130g无烟煤、6g MnO₂，1g CuO，将三者一起投入球磨机中进行球磨，直至粒度低于50um，将物料转移至捏合机中，加入含有15g聚乙烯醇的水溶液，加入含有5g Fe₂(SO₄)₃的水溶液进行捏合，并经过柱状成型机挤压，得到柱状的成型产品；将成型产品转移至碳化焙烧炉中，在氮气保护氛围下，550℃下碳化45min，将物料放入活化炉，在900℃下活化6h，得到最终催化剂产品，经称量，催化剂重量约为100g，MnO₂含量6％，CuO含量1％，Fe₂O₃含量约2％。

实施例2

用NaOH将受阻胺类光稳定剂废水(污染物成分主要为四甲基哌啶醇及其衍生物)调节至pH值为7.6。

然后采用图1所示反应器进行废水处理，将调节pH值后的废水由进水管5通入具有多种催化氧化作用的反应器，该反应器中1为紫外灯源，阴极6为不锈钢，阳极9采用石墨，三维电催化氧化催化剂8与阴极6之间的距离为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/2，阴极6和阳极8上通孔的孔径为0.2cm，相邻通孔的孔心间距为0.5cm，包含4个三维电催化氧化反应单元12，相邻三维电催化氧化反应单元12之间的距离为10cm，三维电催化氧化催化剂采用实施例1制得的三维电催化氧化催化剂，废水流速设定为10cm/s，进气管10中通入空气，使空气在反应器中的空塔气速为5cm/s，处理温度为室温(25℃)，处理时间为3h。

实施例3

以与实施例2相同的方式对受阻胺类光稳定剂废水(污染物成分主要为四甲基哌啶醇及其衍生物)进行处理，区别仅在于：空气在反应器中的空塔气速为10cm/s。

实施例4

以与实施例2相同的方式对受阻胺类光稳定剂废水(污染物成分主要为四甲基哌啶醇及其衍生物)进行处理，区别仅在于：阴极6和阳极8上通孔直径为0.1cm，相邻通孔孔心间距为0.3cm。

对比例

对比例1铁碳微电解

取质量比1:5的碳粉和铁粉进行混合，加入到盛有受阻胺类光稳定剂废水(污染物成分主要为四甲基哌啶醇及其衍生物)的烧杯中，用盐酸将其pH值调节至3.5，于室温下搅拌反应3h。

对比例2芬顿反应

加3‰硫酸亚铁到盛有受阻胺类光稳定剂废水(污染物成分主要为四甲基哌啶醇及其衍生物)的烧杯中，用磁力搅拌溶解硫酸亚铁，加盐酸调节pH至3.5，然后升温至95℃，再向烧杯中缓慢加入80g/L的双氧水，反应3h。

对比例3臭氧催化氧化

向受阻胺类光稳定剂废水(污染物成分主要为四甲基哌啶醇及其衍生物)中通入臭氧，用氢氧化钠调节pH为7.6，反应时间为3h。

实验例

实验例1废水处理效果测试

对实施例2、3、4和对比例1～3处理后的废水进行COD去除率测试，待处理废水为受阻胺类光稳定剂废水，受阻胺类光稳定剂废水中含有四甲基哌啶醇及其衍生物，该类物质分子结构非常稳定，较难去除降解。其处理结果如表1所示。

表1不同高级氧化技术对受阻胺类光稳定剂废水处理效果

由表1可以看出，用铁碳微电解、芬顿反应、臭氧氧化的处理方法对受阻胺类废水进行处理的效果较差，用铁碳微电解的处理方法对废水中COD的去除率仅为3.3％，芬顿反应对废水中COD的去除率为16.7％，臭氧催化氧化对废水中COD的去除率仅为14.5％，说明常规单一的高级氧化技术，如铁碳微电解、芬顿反应、臭氧氧化等，对它的处理效果很差。而采用本发明所述的反应器能够大幅度降低废水COD，具有明显的去除效果，对该类废水中COD的去除率为58～65％，对废水中COD的处理效果显著。

实验例2扫描电镜测试

对本发明实施例1制备的催化剂样品进行扫描电镜测试，见图2。由图2可知，催化剂经过活化后，本发明制得的催化剂表面产生较好的孔道结构，能够均匀的负载催化活性组分。

本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于本发明工作状态下的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”“相连”“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体的连接普通；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以上结合了优选的实施方式对本发明进行了说明，不过这些实施方式仅是范例性的，仅起到说明性的作用。在此基础上，可以对本发明进行多种替换和改进，这些均落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，该反应器包括紫外灯源(1)、反应器(3)、排气口(4)、进水管(5)、进气管(10)、出水口(11)和三维电催化氧化反应单元(12)。

2.根据权利要求1所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

所述紫外灯源(1)和三维电催化氧化反应单元(12)均安装在反应器(3)内部，排气口(4)和进水管(5)安装在反应器(3)上部，进气管(10)和出水管(11)安装在反应器下部。

3.根据权利要求2所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

所述紫外灯源(1)安装在反应器(3)的中间，三维电催化氧化反应单元(12)围绕紫外灯源(1)安装，所述进水管(5)和排气口(4)位于三维电催化氧化反应单元(12)的上方，进气管(10)和出水口(11)位于三维电催化氧化反应单元(12)的下方。

4.根据权利要求3所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

所述三维电催化氧化反应单元(12)水平安装在反应器(3)内部，紫外灯源(1)与三维电催化氧化反应单元(12)相互垂直，排气口(4)位于进水管(5)的上方，出水口(11)位于进气管(10)的下方。

5.根据权利要1所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

所述三维电催化氧化反应单元(12)包括阴极(6)、γ-FeOOH(7)、三维电催化氧化催化剂(8)和阴极(9)，所述三维电催化氧化催化剂(8)位于阴极(6)和阳极(9)之间，γ-FeOOH涂覆于阴极(6)上。

6.根据权利要求5所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

所述阴极(6)位于三维电催化氧化催化剂(8)的上方，阳极(9)位于三维电催化氧化催化剂(8)的下方。

7.根据权利要求6所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

阴极(6)、三维电催化氧化催化剂床层和阴极(9)相互平行；

所述三维电催化氧化催化剂(8)与阴极(6)之间的距离为三维电催化氧化催化剂床层厚度的1/8～7/8；

在阴极(6)和阳极(8)上设置通孔。

8.根据权利要求1所述的具有多种催化氧化作用的反应器，其特征在于，

以单支紫外灯源(1)作为一个反应模块，一个反应模块中包含2～10个三维电催化氧化反应单元(12)；

所述三维电催化氧化催化剂(8)包括催化剂载体和活性组分，所述活性组分选自过渡金属氧化物中的一种或几种；

所述催化剂载体选自硅藻土、氧化铝、无烟煤粉、碳化硅、分子筛和活性炭中的一种或几种。

9.具有多种催化氧化作用的反应器用于污水处理的用途。

10.一种废水处理的方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1、将废水进行预处理；

步骤2、预处理后的废水通过反应器进行处理。