[發(fā)明專利]流化床式三相電極反應(yīng)器及其處理高濃度有機(jī)廢水的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310525852.8
• 申請(qǐng)日: 2013-10-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103539232A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 豆俊峰;鄭現(xiàn)明;丁愛(ài)中;許新宜;鄭蕾
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京師范大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;C02F101/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高濃度有機(jī)廢水的電化學(xué)處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種流化床式三相電極反應(yīng)器及其處理高濃度有機(jī)廢水的方法。

背景技術(shù)

電催化氧化技術(shù)通過(guò)產(chǎn)生羥基自由基等強(qiáng)氧化性的活性基團(tuán)來(lái)降解廢水中的有機(jī)污染物，具有無(wú)二次污染、成本低、適用性強(qiáng)、效率高等特點(diǎn)，在處理高濃度、難生化降解廢水方面具有應(yīng)用潛力。為增強(qiáng)難生化降解廢水的電催化處理效果，提高電解槽單位體積有效反應(yīng)面積、傳質(zhì)效果和電流效率是非常關(guān)鍵的問(wèn)題，因此需要開(kāi)發(fā)新型高效的電催化反應(yīng)器。同時(shí)，將反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和與之相匹配的電極制備相結(jié)合進(jìn)行，使電極的催化效率得到充分發(fā)揮是目前研究的重點(diǎn)之一。因此選擇適合的電極材料和對(duì)其改性，以改善電極的表面催化性能，便成了電化學(xué)工作者研究的新課題。近30年來(lái)，鈦基陽(yáng)極板已發(fā)展成為金屬氧化物電極的主要形式，目前修飾鈦電極所使用的金屬氧化物主要有氧化釕、氧化錳、氧化鉛、氧化鉑、氧化銥、錫銻氧化物等。電催化電極的表面微觀結(jié)構(gòu)和狀態(tài)是影響電催化性能的重要因素，而電極的制備方法直接影響到電極的表面結(jié)構(gòu)，因而選擇合適的電極制備方法是提高電極電催化活性至關(guān)重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前還缺少將反應(yīng)器的開(kāi)發(fā)和與之相匹配的電極制備相結(jié)合方面的研究。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種流化床式三相電極反應(yīng)器及其處理高濃度有機(jī)廢水的方法。本發(fā)明的具體內(nèi)容如下：

流化床式三相電極反應(yīng)器由電解槽(1)、電極插槽(2)、負(fù)載Pt摻雜SrO-PbO鍍MgO膜鈦基陽(yáng)極板(3)、不銹鋼陰極板(4)、含MnO₂中間層的負(fù)載Ag摻雜SnO₂-CeO₂活性氧化鋁粒子電極(5)、擋板(6)、布?xì)獍?7)、進(jìn)氣管(8)、電線(9)、穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(10)組成。在電解槽(1)的側(cè)壁中下部開(kāi)設(shè)進(jìn)氣管(8)的插孔；在電解槽(1)的底部安裝布?xì)獍?7)，在布?xì)獍?7)上均勻開(kāi)設(shè)孔徑為lmm的布?xì)饪祝細(xì)獍?7)位于進(jìn)氣管(8)的上方；在布?xì)獍?7)的上方安裝擋板(6)，在擋板(6)上均勻開(kāi)設(shè)孔徑為2mm的小孔；在電解槽(1)上共安裝有4個(gè)電極插槽(2)，每?jī)蓚€(gè)插槽為一對(duì)，分別位于電解槽(1)的正面和對(duì)面壁上，插槽上均勻分布寬度為2mm的卡位，用于插入不銹鋼陰極板(4)和負(fù)載Pt摻雜SrO-PbO鍍MgO膜鈦基陽(yáng)極板(3)，卡位的間距為10mm；用電線(9)將不銹鋼陰極板(4)和負(fù)載Pt摻雜SrO-PbO鍍MgO膜鈦基陽(yáng)極板(3)與穩(wěn)壓穩(wěn)流電源(10)相連；最后將含MnO₂中間層的負(fù)載Ag摻雜SnO₂-CeO₂活性氧化鋁粒子電極(5)均勻投入不銹鋼陰極板(4)和負(fù)載Pt摻雜SrO-PbO鍍MgO膜鈦基陽(yáng)極板(3)之間的空隙中。在運(yùn)用流化床式三相電極反應(yīng)器處理高濃度有機(jī)廢水時(shí)，最佳的工作條件為：pH值為4.5，電壓為12V，處理時(shí)間為150min。

其中，所述負(fù)載Pt摻雜SrO-PbO鍍MgO膜鈦基陽(yáng)極板由如下方法制備：

(1)用240號(hào)氧化鋁耐水砂紙將鈦片表面打磨至出現(xiàn)金屬光澤，然后將其放入培養(yǎng)皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超聲波清洗儀中用洗滌劑溶液清洗除油30min，取出先用自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗，然后放置在40kHz超聲波清洗儀中用去離子水清洗15min；

(2)將步驟(1)得到的鈦片放置在10％的草酸溶液中刻蝕2h，然后取出先用自來(lái)水沖洗，再用去離子水沖洗后放置在40kHz超聲波儀器中用去離子水清洗15min，晾干后保存在無(wú)水乙醇中備用；

(3)利用輝光放電對(duì)步驟(2)得到的鈦片表面進(jìn)行預(yù)處理10min，然后在MS56A型高真空多靶磁控濺射機(jī)上完成磁控濺射鍍鉑得到物質(zhì)A，其中陰極靶材為鉑片，鈦片作為陽(yáng)極基片，操作模式為射頻濺射，真空度為8.0×10^-2pa，功率為100W，氬氣壓力為1pa；

(4)將正丁醇、異丙醇、異丁醇、無(wú)水乙醇按等體積比例混合，得到溶液A；將Sr(NO₃)₂溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B；將Pb(NO₃)₂溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C；將Mg(NO₃)₂·6H₂O溶于水中制成濃度為0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D；