CN203820510U - 一种三维电芬顿水处理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种三维电芬顿水处理装置，该装置是由反应器、多孔电极板、活性炭负载的零价金属芬顿催化剂、出水口、进水口、正电极和负电极组成，通过该反应装置将反应区域分割为正电极电芬顿氧化区和负电极离子还原区，电极材料是由活性炭负载的零价金属铁、镍、钴、铂、银或钯，进水经过正电极电芬顿氧化区，在电场的作用下，金属离子溶出形成区域高浓度离子溶液，强化均相芬顿反应；反应后水体进入负电极还原区，溶液中的金属离子被还原到阴极活性炭电极上进行回收；负电极反应区也可以通过氧气曝气产生双氧水，减少外加双氧水用量。处理印染废水的结果表明：采用本实用新型所述方法，可以显著提高印染废水中色度及CODCr的去除效率，使出水达到国家工业废水回用标准。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理技术领域，涉及一种三维电芬顿水处理装置。
背景技术
芬顿氧化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。目前芬顿技术按照所采用催化剂的类型主要分为均相芬顿氧化技术和非均相芬顿氧化技术，其中均相芬顿氧化技术的氧化能力强、处理效率高，但是最重要的缺点是反应需要大量的Fe2+，需要后续处理，产生大量的含铁污泥；为了解决这一问题，又发展了非均相芬顿氧化技术，通过将活性组分或者氧化物负载在载体表面实现减少铁离子溶出的目的，但是到目前为止，所研发的非均相芬顿催化剂的效率仍然不能满足工业应用的需求。因此如何能够开发新型芬顿氧化技术，既保持均相芬顿氧化技术的强氧化能力，又能减少铁离子的排放对于发展芬顿催化氧化技术具有重要意义，具有良好的应用前景。
发明内容
本实用新型目的在于，提供一种三维电芬顿水处理装置，该装置是由反应装置、多孔电极板、活性炭负载的零价金属芬顿催化剂、出水口、进水口、正电极和负电极组成，以三维电强化芬顿氧化方法为核心，通过反应装置设计将反应区域分割为正电极电芬顿氧化区和负电极离子还原区，电极材料主要是由活性炭负载的零价金属铁、镍、钴、铂、银或钯，进水经过正电极电芬顿氧化区，在电场的作用下，金属离子溶出形成区域高浓度离子溶液，强化均相芬顿反应；反应后水体进入负电极还原区，溶液中的金属离子被还原到阴极活性炭电极上进行回收；同时反应中间区域可以设置低电压负电极还原区，将被氧化的金属离子还原成具有催化活性的低价离子，继续进行后续芬顿反应；负电极反应区也可以通过氧气曝气产生双氧水，减少外加双氧水用量。
本实用新型所述的一种三维电芬顿水处理装置，该装置是由反应器、多孔电极板、活性炭负载的零价金属芬顿催化剂、出水口、进水口、正电极和负电极组成，在反应器（1）中设有均等排列的多孔电极板（2），在多孔电极板（2）之间放置有以活性炭负载的零价金属的催化剂（3），在反应器（1）的侧壁上分别固定正电极（7）和负电极（6），正电极（7）与多孔电极板（2）连接形成氧化区，负电极（6）与多孔电极板（2）连接形成还原区，反应器（1）的顶端为出水口（4），反应器（1）的底部为进水口（5）。
零价金属的催化剂（3）为铁、镍、铜、钴、铂、银或钯。
反应器（1）中的正电极（7）和负电极（6）的氧化区和还原区为上下排列组合或交错排列组合。
反应器（1）中的多孔电极板（2）间距为2 cm。
所述的多孔电极板（2）为钛板、钛网、不锈钢板、不锈钢网、Ti/Sb-SnO2电极或Ti/PbO2电极。
本实用新型所述的一种三维电芬顿水处理装置，该装置的三维点强化芬顿氧化技术的特点主要有：（1）通过电场作用，实现电强化均相芬顿反应，提高反应效率；（2）负电极还原区可以有效调控还原能力，强化芬顿反应的去除效率；（3）通过负电极还原回收反应体系中的金属离子，减少金属离子排出以及后续处理所需费用；（4）反应的正电极电芬顿氧化区和负电极离子还原区可以通过改变外加电场方向进行调控，可以人为调整。
本实用新型中电芬顿氧化区和金属离子还原区的排布是按照废水处理过程中的实际需要进行调节的，可以采用交错排布或上下排布组合方式，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，采用不同的排布方法，达到同样的技术效果。
本实用新型中所述的三维电芬顿水处理装置，该装置通过将反应区域分割为电芬顿氧化区和金属离子还原区，采用活性炭负载零价金属作为电极材料，不仅实现了均相芬顿反应体系的高效率，而且对金属离子实现有效回收，克服了金属离子排放所带来的环境污染、管道堵塞以及后处理成本增高的问题，利于实现芬顿氧化技术在实际水处理工艺中的应用。
本实用新型实施例中使用的三维电极材料为活性炭负载零价金属铁、镍、铜、钴、铂、银或钯，并通过电场的作用形成电芬顿氧化区和金属离子还原区，最终构成三维电芬顿反应体系，由此推断：当三维电极材料采用其他导电载体（如石英砂负载SnO2材料等）时，也能实现本发明的技术效果。
本实用新型实施例中的活性炭负载零价金属是通过共沉淀+氢气氛还原的方法制得的，此类方法属于本领域技术人员所掌握的常规使用方法，广泛用于制备负载型催化剂材料，本领域技术人员也可通过其他方法或途径，获得相同催化性能的活性炭负载零价金属电极材料，从而实现本实用新型的技术效果。
本发明实施例中的多孔电极板为钛板、钛网、不锈钢板、不锈钢网、Ti/Sb-SnO2电极或Ti/PbO2电极，其中Ti/Sb-SnO2电极和Ti/PbO2电极是本领域技术人员所掌握的常规DSA电极，广泛应用于电催化水处理工艺中，本领域技术人员也可以通过采用其他材料的DSA电极来实现本发明的技术效果。
附图说明
图1本实用新型结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图进一步描述并给出实施例：
本实用新型所述的一种三维电芬顿水处理装置，该装置是由反应器、多孔电极板、活性炭负载的零价金属芬顿催化剂、出水口、进水口、正电极和负电极组成，在反应器1中设有均等排列的多孔电极板2，多孔电极板2之间的间距为2 cm，在多孔电极板2之间放置有以活性炭负载的零价金属为铁、镍、铜、钴、铂、银或钯的催化剂3，在反应器1的侧壁上分别固定的正电极7和负电极6，正电极7与多孔电极板2连接形成氧化区，负电极6与多孔电极板2连接形成还原区，氧化区和还原区为上下排列组合或交错排列组合，反应器1的顶端为出水口4，反应器1的底部为进水口5；在反应器1内利用电场正电极7与多孔电极板2连接的氧化区域的氧化作用，强化金属离子的溶出，在反应器1内形成均相芬顿反应体系； 在反应器1内利用电场负电极6与多孔电极板2连接的还原区域的还原作用，将反应器1内的反应体系中的金属离子原位还原并捕集于负极活性炭载体上；
使用时，用恒流泵将印染废水和双氧水混合后由反应器1底部进水口5注入，流速为0.5 L/h，调节外加电场电压为2.5 V，在氧化区活性炭负载的零价金属为铁、镍、铜、钴、铂、银或钯的催化剂3的芬顿氧化作用下，生成羟基自由基对有机物进行氧化分解，然后经过还原区，将溶出的金属离子进行还原回收，检测出水色度、COD等指标；入水COD为300mg/L，完全去除水体中的色度，出水达到国家工业废水回用标准，在设备运行过程中，当氧化区催化剂失活时，通过变换外加电场和废水进注方向，实现氧化区和还原区互换，达到催化剂活化和连续运行的目的。
Claims (5)
1.一种三维电芬顿水处理装置，其特征在于该装置是由反应器、多孔电极板、活性炭负载的零价金属芬顿催化剂、出水口、进水口、正电极和负电极组成，在反应器（1）中设有均等排列的多孔电极板（2），在多孔电极板（2）之间放置有以活性炭负载的零价金属的催化剂（3），在反应器（1）的侧壁上分别固定正电极（7）和负电极（6），正电极（7）与多孔电极板（2）连接形成氧化区，负电极（6）与多孔电极板（2）连接形成还原区，反应器（1）的顶端为出水口（4），反应器（1）的底部为进水口（5）。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于零价金属的催化剂（3）为铁、镍、铜、钴、铂、银或钯。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于反应器（1）中的正电极（7）氧化区和负电极（6）还原区为上下排列组合或交错排列组合。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于反应器（1）中多孔电极板（2）的间距为2 cm。
5.根据权利要求1中所述的装置，其特征在于所述的正电极（7）和负电极（6）为钛板、钛网、不锈钢板、不锈钢网、Ti/Sb-SnO2电极或Ti/PbO2电极。
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