CN217676934U - 一种电催化高效产过氧化氢电极及一体化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供电催化高效产过氧化氢电极及一体化装置，涉及电催化电极材料及设备领域。该电极为球面结构，按球面自外而内设有气体扩散层、不锈钢网、催化层，不锈钢网外缘设有支撑层，所述气体扩散层为涂布于不锈钢网外侧的防水透气纳米纤维涂层，所述催化层包括可催化产生过氧化氢的催化剂，催化剂为介孔碳、碳黑、碳纳米管或石墨烯，所述支撑层为不锈钢环体。本实用新型还提供了一种所述的电催化高效产过氧化氢电极为阴极的电催化高效产过氧化氢一体化装置，本实用新型的电催化高效产过氧化氢电极采用球面结构以增加与气体的接触面积，从而提高过氧化氢产量，支撑层为气体扩散层、不锈钢网、催化层提供更好的支撑结构。
Description
技术领域
本实用新型涉及电催化电极材料及设备领域，特别涉及一种电催化高效产过氧化氢电极及一体化装置。
背景技术
电芬顿法是近年来在废水处理技术中发展起来的一种新型电化学芬顿催化氧化技术，电芬顿法的基本原理是在酸性溶液中，通过电解的方式，O2先在阴极通过还原反应生成H2O 2，生成的H2O2能迅速与溶液中外加的或Fe阳极氧化产生的Fe2+反应生成·OH(羟基自由基)和Fe3+，利用·OH无选择性的强氧化能力达到对难降有机物去除的目的，而Fe3+又能在阴极被还原成Fe2+，从而使氧化反应循环进行。
电极是电化学水处理技术中电极与溶液间进行电荷传递的主要场所，是决定电化学水处理体系性能的核心所在，电极材料直接影响着电极/溶液界面间的电荷转移速率。电化学水处理过程动力学参数、电极使用寿命、工艺能耗等指标理论上都取决于电极材料的理化性质。氧在溶液中的溶解度限制了全浸没电极的电流密度，而空气扩散电极是三相多孔电极，内部有大面积的气体容易到达而又与整体溶液较好的联通的薄液膜。
目前，电催化废水处理装置虽然样式较多，但一般的电极极都是圆柱形结构或者是矩形结构，电催化处理的效率较低。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对现有技术存在的上述缺陷或不足，提供一种电催化高效产过氧化氢电极及一体化装置，用以改变传统电催化氧化电极反应装置结构单一，处理废水效果差的问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
一种电催化高效产过氧化氢电极，该电催化高效产过氧化氢电极为球面结构，按球面自外而内设有气体扩散层、不锈钢网、催化层，不锈钢网外缘设有支撑层。
进一步地，所述气体扩散层为涂布于不锈钢网外侧的防水透气纳米纤维涂层。
进一步地，所述催化层包括可催化产生过氧化氢的催化剂，催化剂为介孔碳、碳黑、碳纳米管或石墨烯。
进一步地，所述支撑层为不锈钢环体。
本实用新型还提供了一种电催化高效产过氧化氢一体化装置，包含上述的电催化高效产过氧化氢电极，电催化高效产过氧化氢电极作为阴极。
进一步地，所述电催化高效产过氧化氢一体化装置，包括电催化反应槽、电催化高效产过氧化氢电极、阳极，电催化反应槽内设有纵向隔板，纵向隔板将电催化反应槽分隔为气体通道、液态反应室，液态反应室内设有第一隔板、第二隔板，第一隔板、第二隔板将液态反应室分隔为三个反应腔，第一隔板上均布有一行第一通孔，第二隔板上均布有一行第二通孔，气体通道右侧设有进气口，气体通道左侧设有出气口，液态反应室右侧设有出水口，液态反应室左侧设有进水口，每个反应腔所对应的纵向隔板上均设有电催化高效产过氧化氢电极将气体通道、液态反应室介开，每个反应腔内均设有阳极，阳极板通过导线外接电源正极，电催化高效产过氧化氢电极通过导线外接电源负极。
优选地，所述阳极采用碳刷、碳布、碳纸或碳毡。
优选地，所述进水口、第一通孔、第二通孔、出水口的设置高度依次降低，所述进气口的设置高度不高于出气口的设置高度。
本实用新型的有益技术效果：
本实用新型的电催化高效产过氧化氢电极采用球面结构以增加与气体的接触面积，从而提高H2O2产量，支撑层为气体扩散层、不锈钢网、催化层提供更好的支撑结构。
本实用新型的电催化高效产过氧化氢一体化装置主要用于处理焦化废水，气体流动方向和废水流动方向采用逆向形式，提升废水处理效果。
附图说明
图1是本实用新型的电催化高效产过氧化氢电极的结构示意图；
图2是本实用新型的电催化高效产过氧化氢电极的主视剖面图；
图3是本实用新型的电催化高效产过氧化氢一体化装置的俯视图；
图4是图3中A-A向剖视图；
附图标记：1-电催化高效产过氧化氢电极，101-气体扩散层，102-不锈钢网，103-催化层，104-支撑层，2-电催化反应槽，201-气体通道，202-液态反应室，203-第一隔板，204-第二隔板，205-纵向隔板，206-阳极，207-进气口，208-出气口，209-进水口，210-出水口，211-导线，212-第一通孔，213-第二通孔。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过优选的实施例对本实用新型进行进一步详细说明。
实施例1
如图1-2所示，本实施例提供一种电催化高效产过氧化氢电极1，该电催化高效产过氧化氢电极1为球面结构，按球面自外而内设有气体扩散层101、不锈钢网102、催化层103，不锈钢网102外缘设有支撑层104。
具体地，所述气体扩散层101为涂布于不锈钢网102外侧的防水透气纳米纤维涂层，所述催化层103包括可催化产生过氧化氢的催化剂，催化剂为介孔碳、碳黑、碳纳米管或石墨烯，所述支撑层104为不锈钢环体。
催化层103制备：选择碳黑为例，取适量碳黑，去离子水清洗2-3次并烘干，备用；取与碳黑质量比为1:10的无水乙醇，加入与碳黑质量比为1∶1的聚四氟乙烯乳液，混匀，再加入碳黑，在80℃超声水浴中处理2h，直至混合物成为凝聚膏体，揉捏成团1-2min，继续放在80℃超声水浴中，待无水乙醇蒸发后，将该粘稠固体贴合在不锈钢网102上，75℃压制，放入马弗炉中，在340℃下热处理1h，得到催化层103。
气体扩散层101制备：附着催化层103的不锈钢网102固定于支撑层104内，然后不锈钢网102另一侧喷涂防水透气纳米纤维材料形成防水透气涂层，防水透气纳米纤维材料可采用市售supbro防水透气纳米喷雾剂，晾干，形成气体扩散层101。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，结合图3-4所示，提供了一种电催化高效产过氧化氢一体化装置，包含上述的电催化高效产过氧化氢电极1，电催化高效产过氧化氢电极1作为阴极。
具体地，所述电催化高效产过氧化氢一体化装置，包括电催化反应槽2、电催化高效产过氧化氢电极1、阳极206，电催化反应槽2内设有纵向隔板205，纵向隔板205将电催化反应槽2分隔为气体通道201、液态反应室202，液态反应室202内设有第一隔板203、第二隔板204，第一隔板203、第二隔板204将液态反应室202分隔为三个反应腔，第一隔板203上均布有一行第一通孔212，第二隔板204上均布有一行第二通孔213，气体通道201右侧设有进气口207，气体通道201左侧设有出气口208，液态反应室202右侧设有出水口210，液态反应室202左侧设有进水口209，每个反应腔所对应的纵向隔板205上均设有电催化高效产过氧化氢电极1将气体通道201、液态反应室202介开，每个反应腔内均设有阳极206，阳极206板通过导线211外接电源正极，电催化高效产过氧化氢电极1通过导线211外接电源负极。
具体地，所述阳极206采用碳刷、碳布、碳纸或碳毡。电催化反应槽2采用有机玻璃材质。
具体地，为了进一步提高废水处理效果，所述进水口209、第一通孔212、第二通孔213、出水口210的设置高度依次降低，所述进气口207的设置高度不高于出气口208的设置高度。
采用本实施例的装置处理焦化废水时，自气体通道201右侧的进气口207连接外部压力气源，气源采用氧气、空气或氧气与氮气混合气，焦化废水从进水口209注入，经三次电催化处理后出水口210排出。
以上所述为本实用新型的较佳实施例，用以解释本实用新型的技术方案，对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。本领域技术人员还可以在本实用新型的精神和原则之内作常规修改、等同替换和改进等。
Claims (7)
1.一种电催化高效产过氧化氢电极，其特征在于：该电催化高效产过氧化氢电极为球面结构，按球面自外而内设有气体扩散层、不锈钢网、催化层，不锈钢网外缘固设有支撑层；所述气体扩散层为涂布于不锈钢网外侧的防水透气纳米纤维涂层；所述催化层经贴合热压附着在不锈钢网内侧面上。
2.根据权利要求1所述电催化高效产过氧化氢电极，其特征在于：所述催化层包括可催化产生过氧化氢的催化剂，催化剂为介孔碳、碳黑、碳纳米管或石墨烯。
3.根据权利要求1所述电催化高效产过氧化氢电极，其特征在于：所述支撑层为不锈钢环体。
4.一种电催化高效产过氧化氢一体化装置，其特征在于：包含权利要求1-3任一项所述的电催化高效产过氧化氢电极，电催化高效产过氧化氢电极作为阴极。
5.根据权利要求4所述电催化高效产过氧化氢一体化装置，其特征在于：包括电催化反应槽、电催化高效产过氧化氢电极、阳极，电催化反应槽内设有纵向隔板，纵向隔板将电催化反应槽分隔为气体通道、液态反应室，液态反应室内设有第一隔板、第二隔板，第一隔板、第二隔板将液态反应室分隔为三个反应腔，第一隔板上均布有一行第一通孔，第二隔板上均布有一行第二通孔，气体通道右侧设有进气口，气体通道左侧设有出气口，液态反应室右侧设有出水口，液态反应室左侧设有进水口，每个反应腔所对应的纵向隔板上均设有电催化高效产过氧化氢电极将气体通道、液态反应室介开，每个反应腔内均设有阳极，阳极板通过导线外接电源正极，电催化高效产过氧化氢电极通过导线外接电源负极。
6.根据权利要求5所述电催化高效产过氧化氢一体化装置，其特征在于：所述阳极采用碳刷、碳布、碳纸或碳毡。
7.根据权利要求6所述电催化高效产过氧化氢一体化装置，其特征在于：所述进水口、第一通孔、第二通孔、出水口的设置高度依次降低，所述进气口的设置高度不高于出气口的设置高度。
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