[發明專利]一種用于工業廢水處理的電催化滲透墻反應裝置

有效

• 申請號: 201711349388.6
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108046381B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 江波;劉奕捷;袁晶晶;宮怡凡;倪聰聰;高佳楠;孫彤;蔡利民
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/467;B01J21/06
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理事務所(普通合伙) 11435
• 代理人: 劉子成

本發明涉及工業廢水處理領域，特別涉及一種可用于工業廢水處理的電催化滲透墻反應裝置。通過氧化的方法在鈦廢料表面原位生成TiO₂前驅體，通過熱固化反應使得TiO₂前驅體轉化為具有特定晶型結構的TiO₂，再利用還原劑石墨以及氫氣在高溫下將TiO₂還原轉化為具有催化活性的Ti₄O₇。通過機械將負載有催化劑的鈦廢料壓制成疏松、多孔的反應墻體。當水體穿透反應墻體時顯著強化污染物向催化層的傳質，同時較大的反應面積也可促進污染物的氧化降解。

技術領域

本發明涉及工業廢水處理領域，特別涉及一種可用于工業廢水處理的電催化滲透墻反應裝置。

背景技術

隨著現代工業的發展，各類生物難降解有機廢水的排放越來越多，其中多數含有“致畸、致癌、致突變”等三致物質，傳統的生化處理法已經不能滿足目前越來越高的環保要求。因此針對生物難降解污染物，尋求有效的深度處理技術已迫在眉睫，也成為學術界和工業界關注的研究熱點。

近年來，具有環境友好型特點的電化學(陽極)氧化法在廢水處理領域受到廣泛關注。該反應本質上是一種通過電子遷移反應引發的電催化過程，在陽極表面通過水分子的失電子反應生成強氧化性的^·OH，進而將電極表面的污染物直接氧化而轉化成毒性較低的物質或生物易降解物質，甚至無機化，從而達到削減污染物的目的。電化學氧化技術并被認為是一種極具工業化應用前景的新型高級氧化法。陽極材料是電化學氧化水處理體系的核心，其中摻雜銻的二氧化錫(Sb-SnO₂)、二氧化鉛(PbO₂)以及摻硼金剛石(BDD)作為非活性陽極的典型材料，其對析氧副反應的抑制能力較強，對有機物的氧化效率高，因此在電化學氧化研究領域近些年來關于這些材料的研究與應用備受關注。以上三種電極之中，BDD電極氧化效率最優，但是大規模制備成本高，難以工業化應用，二氧化鉛電化學氧化能力和環保性能相對較差，二氧化錫是三者之中最經濟的陽極材料，但是卻存在穩定性不足的短板。亞氧化鈦材料是對一系列非化學計量式鈦氧化物的統稱，其通式為Ti_nO_2n-1(4≤n≤10)，其中Ti₄O₇具有導電率最高(1500S/cm)，高析氧點位(約為2V)、化學穩定性好、耐化學腐燭性強等優良性能。此外，研究發現Ti₄O₇作為陽極材料時可表現出類似非活性BDD陽極的特點，即在電極表面引發水的氧化反應從而生成強氧化性的^·OH的生成，因此近幾年來Ti₄O₇優越的電化學性能使其很適合作為電極材料用于電化學工藝處理難降解有機污染物。盡管在陽極催化劑的研發制備上已取得一定的成果，但是目前電催化技術的能耗還相對較高，其主要原因是電催化過程是異相反應，溶液中污染物向板式/網式電極傳質效率較低。

發明內容

本發明要解決的技術問題是目前電催化技術的能耗還相對較高，其主要原因是電催化過程是異相反應，溶液中污染物向板式/網式電極傳質效率較低。

為解決上述問題，本發明提供一種可用于工業廢水處理的電催化滲透墻反應裝置，提供了高傳質效率的陽極構型，同時在鈦基底表面原位生成新型Ti₄O₇催化層，可顯著提升電催化反應效率，同時降低處理成本。

具體的技術方案為：

一種用于工業廢水處理的電催化滲透墻反應裝置，利用鈦廢料作為催化載體，依次通過氧化、熱固化以及熱還原工藝在其表面原位合成Ti₄O₇催化層，并通過機械成型工藝構建陽極可滲透墻，在電能驅動下實現對工業廢水的連續式處理。

優選方案如下：

所述的鈦廢料，為鈦顆粒、鈦刨花、鈦屑等中的一種或多種混合。