[發明專利]一種三維電極反應器的絕緣粒子及制備與應用方法

有效

• 申請號: 201110288082.0
• 申請日: 2011-09-26
• 公開（公告）號: CN102385962A
• 公開（公告）日: 2012-03-21
• 發明（設計）人: 景曉輝;寇曉利;丁欣宇;沈擁軍
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: H01B17/56
• 分類號: H01B17/56;C02F1/46;C02F1/461
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 顧伯興

技術領域

本發明涉及一種三維電極反應器的絕緣粒子及其制備與應用方法，特別是涉及一種降解有機廢水的三維電極反應器床層填料中絕緣粒子及其制備與應用方法，屬于水處理及水污染防治領域。

背景技術

隨著我國工業快速發展，不僅各類有機廢水的年排放總量快速增長，而且含有難降解有機污染物的工業廢水日益增多。工業廢水中所含難降解有毒有機成份也越來越多，有些甚至是致癌、致突變、致畸變的有機物，對環境尤其是水環境的威脅和危害越來越大。近幾年有關這類污水對環境造成的污染事件屢有發生，甚至對生活水源造成污染，由于各類企業排污量增大，再加上污染物質種類繁多，使水域污染程度有惡化趨勢，2007年太湖藍藻大規模爆發與太湖周邊化工、印染等企業廢水處理未達標排放有關，該事件已為我們敲響了警鐘。難降解有機廢水中的有機污染物由于其結構穩定、可生化性差、毒性強等特點，導致用常規的物理、化學、生物方法難以滿足凈化處理在技術和經濟上的要求。

?電催化氧化?(Advanced?Electrocatalysis?Oxidation?Processes,?AEOP)?屬于高級氧化技術，具有操作條件溫和，無二次污染，電極反應直接或間接產生的羥基自由基能將難降解有機污染物徹底降解礦化等優點。三維電極?(Three-dimension-electrode)?電催化氧化是一種新型的電催化氧化技術。它是在傳統二維電解槽中填充粒狀或其他碎屑狀材料并使之表面帶電，成為新的一極－第三極，即粒子電極也叫床層電極。與二維電極相比，三維電極的面積體積比增加，物質傳遞效果改善，時空轉換效率與電催化氧化反應速率得到加快。

?按床層中填充粒子的極性三維電極反應器可分為單極性和復極性反應器。單極性反應器床層填充阻抗較小的粒子材料，當主電極與導電粒子接觸時粒子帶電，電荷傳遞到粒子，粒子表面引起電化學反應，但主電極之間須有隔膜存在。而復極性反應器床層一般填充高阻抗粒子，粒子間及粒子與主電極間不會導電。通過在主電極上施加外電壓，以靜電感應使粒子一端成為陰極，另一端為陽極，這樣粒子床層中可形成無數微小的電解池。因此，復極性三維電極反應器結構簡單，工作時無需使用隔膜將陰陽主電極隔離，降低了費用，簡化了操作。但當床層中如采用金屬、活性炭、石墨等阻抗較小的材料作粒子電極時則必須加入絕緣粒子（或叫絕緣顆粒）并按一定的體積比或質量比與粒子電極混合構成床層填料，以減少粒子電極間的短路電流，增加反應電流，提高床層填料中粒子電極的復極化率，從而提高電流效率(三維電極反應器處理染料廢水的研究,天津大學碩士學位論文,?2005,13-41.)。

現有的復極性三維電極反應器中大都選用石英砂（用涂膜活性炭提高復極性電解槽電解效率.環境科學,1994,15(2):38~40）、玻璃珠（三維電極對酸性大紅G的脫色研究,陜西科技大學學報,2009,279(6):59~63.）、塑料（復極電催化氧化對苯二酚廢水實驗研究,科技信息,?2009,(21):8~9.]等材料作為絕緣粒子，并按一定的體積比或質量比與粒子電極混合后作為床層填料，但由于石英砂、玻璃珠、塑料等絕緣粒子的材質、比重、形狀尺寸與粒子電極相差甚大，很難使上述絕緣粒子均勻分布在粒子電極中，不能有效減少短路電流，運行中產生電極材料與絕緣材料分層的現象，甚至導致絕緣失效（不同粒子電極對三維電極法處理苯酚廢水影響的研究,化工技術與開發,2009,38(11):46-49.）。