[發明專利]高頻超脈沖三維半導體電極水處理反應器技術

有效

• 申請號: 201010201907.6
• 申請日: 2010-06-10
• 公開（公告）號: CN101880093A
• 公開（公告）日: 2010-11-10
• 發明（設計）人: 楊守盛
• 申請（專利權）人: 楊守盛
• 主分類號: C02F5/00
• 分類號: C02F5/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種污水處理的技術，屬于水處理及水污染防治領域，尤其涉及高頻超脈沖電源技術、三維半導體電極制備方法和配比技術以及反應器結構。

背景技術

水資源是人類和其他生物生存過程中必不可少的資源之一，是寶貴而有限的。隨著現代工業和人類物質文明的發展，通過各種途徑進入水體中的各類污染物種類和數量急劇增加，對水環境造成嚴重的污染，尤其氰根、重金屬離子、雜環化合物及高鹽不可生化污染物，直接威脅著人類的生存與健康，對污水進行處理和循環利用越來越受到重視。水處理方法有常用的物理法、化學法、生物法、膜法、電化學法和近年來興起的一些概念性的光輻射、微波反應、濕式氧化、臭氧、超臨界流體等方法，各有優勢的同時也有弊端，如設備復雜、占地面積大、投資成本高、操作難度大、運行費用高等。

電化學法在原理上藥劑消耗少、操作簡便、占地面積小、環境友好，是無二次污染的綠色環保技術。但常規的電化學反應器中，二維電極反應器電極比表面積小傳質效率低致使處理效果差，極板腐蝕嚴重；在傳統的二維電解槽極板間填充粒狀或碎屑狀材料，構成三維電極反應器，提高了反應器的比表面積、電流效率、傳質效率處理效果明顯優于二維電極反應器。近年來有人在三維電極材料和反應器結構上作了一些研究，但粒狀電極負載的催化材料易析出，反應器實際應用性不強，沒有合理的整流電源系統導致能耗較高。

發明內容

本發明的目的是克服上述水處理技術存在的不足，提供一種適用范圍廣、處理效率高、運行成本低、使用壽命長的高頻超脈沖三維半導體電極反應器水處理技術，本發明的另一目的是提供上述技術中的高頻超脈沖電源主要參數、三維半導體電極制備方法和反應器結構。

本發明的技術方案為：在底部進水頂部出水的立式填充床結構反應器中填充改性活性炭、燒結Al₂O₃-TiC復合電極、載Mn/Sn/Sb的γ-Al₂O₃和載CeO₂/Sb₂O₅半導體活性炭配比組成的三維半導體電極，將核心參數為輸出頻率50HZ-20KHZ、占空比25％≤d≤100％方波脈沖高頻超脈沖電源與反應器中經涂釕處理的鈦電極連接。

發明的具體技術方案是通過以下方式實現的：

1、高頻超脈沖電源發生器的主要參數及性能要求

A.輸出電壓：平均值電壓0～90V，輸出方波脈沖頻率為50HZ～20KHZ，輸出脈沖占空比??25％≤d≤100％

B.輸出最大平均電流10～100A

C.調整要求：電壓、占空比、電流、頻率連續可調

D.輸出電壓極性控制要求控制在10秒以內，最大不超過10秒

E.顯示要求：平均電壓、峰值電壓、電流、頻率、占空比

F.線路要求為閉環設計并要求有過流、過壓、限流、限壓、過熱保護裝置

G.軟啟動功能

2、三維半導體電極的制備，通過下列過程實現

A.酸堿改性活性炭的制備

將粒徑約為5mm的原料活性炭用1～3mol·L^-1的NaOH溶液常溫下浸漬攪拌8～10h，后洗至中性，在150～200℃干燥，冷卻后再用0.5～1.5mol·L^-1的HNO₃溶液常溫下浸漬攪拌8～10h，后洗至中性，150～200℃干燥，制成酸堿改性活性炭；

B.Al₂O₃-TiC復合電極的制備