[發(fā)明專(zhuān)利]復(fù)合三維電場(chǎng)催化濕式氧化反應(yīng)裝置

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810033024.1
• 申請(qǐng)日: 2008-01-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101219826A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-07-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李光明;陳文召;張芳;胡惠康;王華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C02F1/461
• 分類(lèi)號(hào): C02F1/461
• 代理公司: 上海正旦專(zhuān)利代理有限公司
• 代理人: 張磊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水和廢水處理與凈化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種復(fù)合三維電場(chǎng)催化濕式氧化反應(yīng)裝置。

背景技術(shù)

針對(duì)目前廢水處理中常見(jiàn)的高濃度、難降解有毒有害有機(jī)廢水，催化濕式氧化工藝和電催化氧化工藝已被證明是處理該類(lèi)廢水的最具代表性的高級(jí)氧化技術(shù)，并且都具有良好的效果和應(yīng)用前景。尤其是催化濕式氧化工藝，然而其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)在于進(jìn)一步降低反應(yīng)的溫度和壓力。通過(guò)分析發(fā)現(xiàn)，這兩種處理技術(shù)存在一定的共同點(diǎn)。首先反應(yīng)器方面，催化濕式氧化和電催化氧化都有固定床反應(yīng)器這一操作形式，故可在固定床的催化濕式氧反應(yīng)器中心位置設(shè)置一個(gè)電極為陽(yáng)極，不銹鋼反應(yīng)管外壁即可作為陰極并在反應(yīng)過(guò)程中受到保護(hù)。其次催化劑方面，類(lèi)似顆?；钚蕴肌⒇?fù)載型氧化物等既可用作催化濕式氧化反應(yīng)中的催化劑，又可以作為三維電場(chǎng)的床電極。這兩個(gè)共同點(diǎn)的存在說(shuō)明該協(xié)同作用在技術(shù)上是可行的。另外，這兩種處理技術(shù)都存在著缺點(diǎn)和不足之處，如若將兩種氧化技術(shù)聯(lián)合起來(lái)，利用電場(chǎng)作用對(duì)催化濕式氧化工藝的協(xié)同增效，結(jié)果會(huì)相當(dāng)令人鼓舞。到目前為止，有關(guān)兩者單獨(dú)應(yīng)用的研究較多，未見(jiàn)有關(guān)協(xié)同工藝連續(xù)流處理廢水的報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種復(fù)合三維電場(chǎng)催化濕式氧化反應(yīng)裝置。

本發(fā)明提出的復(fù)合三維電場(chǎng)催化濕式氧化反應(yīng)裝置，由反應(yīng)器1、柱塞計(jì)量泵4、預(yù)熱器9、熱電偶11、冷凝器13，氣液分離器14、數(shù)模轉(zhuǎn)換器23、PC機(jī)24組成，其中，

所述反應(yīng)器1呈圓柱狀結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部同心放置有電解陽(yáng)極2，反應(yīng)器1的管壁15作為保護(hù)陰極，在反應(yīng)器1內(nèi)從上至下依次設(shè)置有玻璃珠層18、惰性沙礫層19、催化劑層20、惰性沙礫層19和玻璃珠層18；反應(yīng)器1上方的兩側(cè)設(shè)有出水口21，反應(yīng)器1底部設(shè)有氣液混合進(jìn)口16，反應(yīng)器1的管壁15外設(shè)有銅套管10；

進(jìn)水池3通過(guò)閥門(mén)22、柱塞計(jì)量泵4連接預(yù)熱器9，氧氣瓶5依次通過(guò)調(diào)壓閥6、壓力表7連接質(zhì)量流量計(jì)8，質(zhì)量流量計(jì)8連接預(yù)熱器9，液體和氣體在預(yù)熱器9中混合、預(yù)熱后經(jīng)氣液混合進(jìn)口16進(jìn)入反應(yīng)器1；

反應(yīng)器1的出水口21通過(guò)管道連接冷凝器13，冷凝器13通過(guò)閥門(mén)22連接氣液分離器14；

銅套管10外設(shè)有加熱部件，加熱部件通過(guò)熱電偶11一端連接反應(yīng)器1外壁及內(nèi)部所需加熱部位，預(yù)熱器9外設(shè)有加熱部件，加熱部件通過(guò)熱電偶11一端連接預(yù)熱器9的加熱部位，熱電偶11另一端連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器23，數(shù)模轉(zhuǎn)換器23連接PC機(jī)24。

本發(fā)明中，氣液分離器14上設(shè)有背壓閥，背壓閥與壓力表7相連。

本發(fā)明中，電解陽(yáng)極2連接直流穩(wěn)壓電源12的正極，反應(yīng)器1的外壁連接直流穩(wěn)壓電源12的負(fù)極，巧妙地實(shí)現(xiàn)了在濕式氧化反應(yīng)中疊加新的物理場(chǎng)。

本發(fā)明中，所述氣液混合進(jìn)口16、反應(yīng)器1上方兩側(cè)的出水口21和冷凝器13的管道相連處分別連接壓力表7。

本發(fā)明中，所述加熱部件可以采用爐瓦17，通過(guò)爐瓦17經(jīng)銅套管10對(duì)反應(yīng)器1進(jìn)行均勻加熱，通過(guò)爐瓦17對(duì)預(yù)熱器9進(jìn)行均勻加熱。

本發(fā)明中，所述熱電偶11為3-6個(gè)。

本發(fā)明中，電解陽(yáng)極2采用鈦基電極。

本發(fā)明中，所述催化劑層的催化劑采用三維粒子電極催化劑，該催化劑即充當(dāng)三維電場(chǎng)的床電極，又充當(dāng)催化濕式氧化的催化劑。

所述的反應(yīng)器集合了電催化氧化和催化濕式氧化的雙重功能，所述的加熱部件在控制系統(tǒng)的作用下溫控精確度達(dá)±1℃；在反應(yīng)器內(nèi)部催化劑層的上、下方分別布置有分布層和過(guò)濾層；該反應(yīng)裝置的出水部分有冷凝器和氣液分離器組成。

本發(fā)明中所述的反應(yīng)器內(nèi)部，催化劑床層的進(jìn)水端設(shè)置了有無(wú)孔玻璃珠和惰性石英砂組成的均勻布水、氣層，出水端設(shè)置了惰性石英砂和無(wú)孔玻璃珠組成的過(guò)濾層。

本發(fā)明提出的復(fù)合三維電場(chǎng)催化濕式氧化高難度難降解有機(jī)廢水處理工藝，其原理在于：

(1)三維電催化氧化機(jī)理。在傳統(tǒng)二維電解槽兩電極間填充粒狀材料，構(gòu)成三維立體電極。填充的粒子在高梯度的電場(chǎng)作用下，感應(yīng)而成為復(fù)極性粒子，每個(gè)粒子相當(dāng)于一個(gè)微電解池，有效增大了電極的表面積，促進(jìn)反應(yīng)物的遷移，加快反應(yīng)的速率，從而提高電流效率，并且降低了對(duì)陽(yáng)極的苛刻要求，利用有催化活性的陽(yáng)極電極反應(yīng)，產(chǎn)生HO·一類(lèi)的強(qiáng)氧化型基團(tuán)，從而氧化降解有機(jī)物。

(2)催化濕式氧化機(jī)理。催化濕式氧化工藝通過(guò)在濕式氧化工藝中加入催化劑，降低了反應(yīng)的活化能，從而緩和了反應(yīng)的苛刻條件，產(chǎn)生大量的HO·將液相中的有機(jī)物氧化成無(wú)機(jī)物或小分子有機(jī)物。