CN201427883Y - 微多相电芬顿氧化还原反应器 - Google Patents

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Abstract

微多相电Fenton氧化还原反应器，由壳体，电解阳极、阴极，绝缘层，阴极填充粒子，阳极填充粒子，感应电极，布水布气装置，高频脉冲电源组成。反应器的特点是不同于二维电解电极的同时，在反应器中增添了感应电极。除了填充粒子的高催化活性外，感应电极生成的Fe2+与H2O2发生Fenton反应，生成强氧化性的羟基自由基(·OH)，有机污染物在与羟基自由基的反应过程中被直接氧化和间接氧化，使之最终得以降解。此反应器适用于处理高浓度、难降解的有机废水。

Description

微多相电芬顿氧化还原反应器
技术领域
本实用新型是一种利用电芬顿方法处理高浓度有机废水的工业设备，属于电化学技术领域。
背景技术
电芬顿法(Fenton)是将电化学反应过程中产生的Fe2+和H2O2作为Fenton试剂的持续来源。电Fenton法具有自动产生H2O2的机制较完善，H2O2利用率高，有机物降解条件较多(除·OH的氧化作用外，还有阳极氧化、电吸附)等优点。因此，电Fenton法是单一的Fenton法发展的重要方向之一。
随着工业的飞速发展，在给人类带来进步的同时，也给环境带来了严重的污染。其中的一些有机物具有难降解、毒性大的特点，对人类健康和生态环境危害极大。治理高浓度、难降解有机废水是当前亟待解决的技术难题。
如何有效的去除这些有毒难降解的有机物，电化学方法是有效的方法之一。大量的研究表明：电化学技术可以将毒性大和分子结构稳定的有机分子转化为可生物降解的物质，甚至被彻底氧化为CO2和H2O等简单的无机分子。
通常人们使用高析氧电位电极，如PbO2、SnO2等涂层电极。水分子在这类电极表面催化氧化生成·OH。在较长的时间内，多数研究都侧重于高催化性能阳极的开发，目的是提高污染物的处理效率，而阴极电催化降解则未引起足够重视。
传统的Fenton试剂的获取方法是Fe2++H2O2生成强氧化性的·OH(羟基自由基)来处理有机废水，其存在的主要问题是①Fe-C法产生Fe2+用铁量高。②Fe-C法易于板结，不能长期有效工作。③投加H2O2利用率低。④使用成本高。由于上述问题的困扰，Fenton方法没有得到很好的利用。
发明内容
本实用新型是解决目前存在的问题，使该项技术真正得以工业应用的新型设备。为克服传统的微电解方法和外加H2O2来产生Fenton试剂。
本实用新型主要组成部分分为：设备壳体，石墨棒、阴极、感应电极、绝缘层、阳极填充粒子、阴极填充粒子、布气口、布气口、集水孔、出水堰、进水口、进气口、出水口。
本实用新型设备由多级单元串联或并联组成，视废水水质情况和水量情况而确定联结或不联结。单级单元的结构如附图所示，内壳体作为阴极，材质为不锈钢，外壳体为聚氯乙烯材料。
本实用新型阳极由石墨棒和石墨棒外表面上缠绕的螺旋形的钛板组成，钛板表面附着有InO2-Ta2O5/SnO2(Sb)-PbO2的复合金属氧化物，钛板外圈子设有一圆筒形的绝缘层，阳极填充粒子充填于绝缘层与石墨棒之间，粒子材料是粒状的Y-Al2O3或硅酸铝，表面涂有MnO2-SnO2(Sb)/PbO2催化材料。
阴极为内壳体，材料为超低碳不锈钢。内表面涂敷Pb。阴极粒子采用石墨粉或活性炭并做活化处理。阴极粒子电极充填于绝缘层与阴极板之间，阴极电极是利用电化学原理合成Fenton试剂(H2O2+Fe2+)的区域。
感应电极是铁质材料，感应电极处在的位置在阳极和阴极之间，在弱酸性条件下和微电解有相同作用。产生Fe2+与H2O2合成Fenton试剂。
布水口设置在壳体的下部并与进水口连接，废水由布水器进入阳极先期氧化。
布气口设置在反应器的底部，在反应器壳体上部设有出水堰，出水堰上设有集水孔和出水口。
本实用新型用电化学技术在阳极增添了催化粒子，并在石墨电极外缠绕一层钛基表面涂敷复合型催化材料。使其同时具有电解催化和半导体催化作用。
本实用新型设备在阳极和阴极之间还增添了铁质感应电极。通常在阴极室通过水中溶解氧分子在阴极粒子群表面发生两个电子还原反应生成H2O2，在弱酸性(PH＝3～4)条件下与电解产生的Fe2+发生Fenton反应，生成强氧化性的·OH。反应中Fe3+会在阴极还原成Fe2+，继续与H2O2发生Fenton反应，因此Fe2+在反应中起到催化剂的作用，电Fenton反应如下：
O2(g)+2H++2e→H2O2              (1)
Fe2++H2O2+H+→Fe3++H2O+·OH     (2)
·OH+RH→·R+H2O                (3)
Figure Y20092014259100051
本实用新型设备工作采用高频脉冲供电的方式，提高了电效率，节约能源。与一般电源供电相比，节电明显。因此，本实用新型是高效的电Fenton氧化还原反应器。
附图说明
附图为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
附图为本实用新型的结构示意图。结合该图对反应器进行详细描述。
本实用新型主要组成部分分为：设备壳体，石墨棒1、阴极2、感应电极3、绝缘层4、阳极填充粒子5、阴极填充粒子6、布气口8、布气口9、集水孔10、出水堰11、进水口12、进气口13、出水口14。
本实用新型设备由多级单元串联(或并联)组成，视废水水质情况和水量情况而确定联结(或不联结)方式。单级单元的结构如附图所示，内壳体作为阴极，材质为不锈钢，外壳体为聚氯乙烯材料。
阳极由石墨棒1和石墨棒1外表面上缠绕的螺旋形的钛板7组成，钛板7表面附着有InO2-Ta2O5/SnO2(Sb)-PbO2的复合金属氧化物，钛板7外圈子设有一圆筒形的绝缘层4，阴极填充粒子6充填于绝缘层4与石墨棒1之间，粒子材料是粒状的Y-Al2O3或硅酸铝，表面涂有MnO2-SnO2(Sb)/PbO2催化材料。
阴极2为内壳体，材料为超低碳不锈钢。内表面涂敷Pb。阴极粒子采用石墨粉或活性炭并做活化处理。阴极粒子电极充填于绝缘层4与阴极板之间，阴极电极是利用电化学原理合成Fenton试剂(H2O2+Fe2+)的区域。
感应电极3是铁质材料，感应电极处在的位置在阳极和阴极之间，在弱酸性条件下和微电解有相同作用。产生Fe2+与H2O2合成Fenton试剂如(2)式所示。
布水口8设置在壳体的下部并与进水口12连接，废水由布水器进入阳极先期氧化。
布气口9设置在反应器的底部，在反应器壳体上部设有出水堰11，出水堰11上设有集水孔10和出水口14。
布气口9对阴性区域布气充O2，以便补充一定量的氧气
O2+2H++2e→H2O2
Fe2++H2O2+H+→Fe3++H2O+·OH
在阴极区域生成的·OH与有机物分子发生氧化降解反应
RH+·OH→·R+H2O
由于阳极电极石墨电极具有析氧作用，加之钛基电极和粒子材料表面修饰的析氧过电位高的过渡金属复合氧化物(MOx)作为催化剂，有利于污水中的有机物(RH)在电极表面直接被电化学氧化，而且有利于表面生成·OH自由基。·OH自由基是一种氧化性极强的物质，其氧化电位2.85V，比臭氧(2.07V)、氯(1.36V)要高的多，故能与大多数有机物发生氧化反应，最终把有机物降解为CO2和H2O等简单的无机物。

Claims (5)

1、微多相电芬顿氧化还原反应器，由多组单元串联或并联组合而成，每一单元包括有设备壳体，石墨棒、阴极、感应电极、绝缘层、阳极填充粒子、阴极填充粒子、布气口、布气口、集水孔、出水堰、进水口、进气口、出水口。其特征在于：电解阳极材料由钛板缠绕石墨棒组合而成，钛板7表面附着有InO2-Ta2O5/SnO2(Sb)-PbO2的复合金属氧化物。
2、根据权利要求1所述微多相电芬顿氧化还原反应器，其特征在于：阴极电极为超低碳不锈钢。
3、根据权利要求1所述微多相电芬顿氧化还原反应器，其特征在于：在阳极区域充填的粒子材料是粒状的Y-Al2O3或硅酸铝，表面涂有MnO2-SnO2(Sb)/PbO2催化材料。
4、根据权利要求1所述微多相电芬顿氧化还原反应器，其特征在于：在阳极和阴极之间设有感应电极。
5、根据权利要求1所述微多相电芬顿氧化还原反应器，其特征在于：在反应器的底部设有布水口并与进水口连接。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101538078A (zh) * 2009-04-30 2009-09-23 江西怡杉环保有限公司 微多相电芬顿氧化还原反应器
CN102126778A (zh) * 2011-01-26 2011-07-20 浙江省环境保护科学设计研究院 一种多相电催化氧化处理有机废水槽型装置及其方法
CN103704542A (zh) * 2014-01-04 2014-04-09 王凤云 多维电催化果蔬净化器
CN113401980A (zh) * 2021-06-21 2021-09-17 华能国际电力股份有限公司 一种碳捕集淋洗水处理系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101538078A (zh) * 2009-04-30 2009-09-23 江西怡杉环保有限公司 微多相电芬顿氧化还原反应器
CN102126778A (zh) * 2011-01-26 2011-07-20 浙江省环境保护科学设计研究院 一种多相电催化氧化处理有机废水槽型装置及其方法
CN103704542A (zh) * 2014-01-04 2014-04-09 王凤云 多维电催化果蔬净化器
CN103704542B (zh) * 2014-01-04 2016-03-16 王凤云 多维电催化果蔬净化器
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