[實用新型]一種復極性三維電催化氧化反應裝置

有效

• 申請號: 201720762473.4
• 申請日: 2017-06-27
• 公開（公告）號: CN207002341U
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 劉蕾;張立國
• 申請（專利權）人: 東莞理工學院
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司44205
• 代理人: 胡輝

技術領域

本實用新型涉及一種復極性三維電催化氧化反應裝置。

背景技術

隨著近代化學工業的飛速發展，廢水中有機物的種類越來越多。而其中毒性大、難降解的持久性有機污染物(POPs)濃度高且難以生化降解，深度氧化技術作為治理此類有機污染物的一條重要途徑受到了廣泛關注，該技術主要是通過氧化性極強的羥基自由基(·OH)與有機物之間的加合、取代和電子轉移等使污染物礦化。目前，羥基自由基產生的主要方法有化學氧化法、電化學方法、光氧化及超聲法。由于電化學法深度氧化工藝具有比較容易控制，易建立密閉性循環和無二次污染等顯著優點，可望成為一種很有發展前景的高效有機廢水處理技術。

電催化氧化是一種典型的電化學深度氧化技術，該技術工程應用時設備簡單、成本低、二次污染小、后處理簡單。20世紀60年代末，隨著傳質理論、材料化學及電力工業的迅速發展，在傳統二維電極的基礎上提出了三維電極的概念。與傳統二維電極相比，三維電極在電解槽內增加了無數的微電極，能夠增大電解槽的面體比，縮短了反應物的遷移距離，增大物質傳質速度，提高了電流效率和處理效率。常用的顆粒電極材料主要有金屬導體、金屬氧化物、鍍有金屬層的玻璃球和塑料球、石墨粒子、γ-Al₂O₃顆粒、碳纖維材料、活性炭顆粒以及鋼渣等。傳統的顆粒電極電阻較大、導電率低，使其在廢水處理中電流效率低、穩定性不夠、壽命短、電極材料成本較高，限制了顆粒電極材料的發展，因此，復極性三維電極的發展受到越來越多學者的重視。

然而在實際應用中，復極性三維電極反應器中由于絕緣粒子和導電粒子的密度、粒徑的差異，在長期運行中絕緣粒子和導電粒子逐漸分開，導致短路電流增加，電流效率降低。其次，由于顆粒電極表面的污染問題，使得有效電極面積逐漸下降，電流效率也會隨之降低。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種復極性三維電催化氧化反應裝置。

本實用新型所采取的技術方案是：

一種復極性三維電催化氧化反應裝置，包括電源裝置和反應槽，反應槽由顆粒電極承托層分為上部的反應區和下部的曝氣區，顆粒電極承托層設有若干個氣孔；反應區的底部設有進水口，反應區的頂部設有出水口；反應區內設有垂直于顆粒電極承托層的電極組，電極組包括若干對復極性陽極板和復極性陰極板，每對相鄰的復極性陽極板和復極性陰極板之間填充顆粒電極，電極組與電源裝置相連接；曝氣區設有曝氣管。

反應槽為長方體，其長度、寬度和深度的比例為(2～3)：1：(0.5～1)。

顆粒電極承托層的氣孔孔徑為0.3～1mm。

每對相鄰的復極性陽極板和復極性陰極板的間隔均為4～6cm。

顆粒電極的粒徑范圍為1～5mm。

進水口位于顆粒電極承托層高度，出水口位于反應槽內液面有效位置高度。

電源裝置為直流穩壓電源，提供電壓為10～30V。

本實用新型的有益效果是：

本實用新型可以有效降低反應器內短路電流及防止顆粒電極表面污染，并且延長電極材料的使用壽命，使電催化降解廢水中有機污染物的處理效率顯著提高。

裝置可以連續運行，也可以根據有機污染物降解難易程度采用間歇運行方式，可用于飲用水中微量有機污染物的氧化去除，也可用于廢水中難生化降解有機污染物的氧化去除。

附圖說明

圖1為復極性三維電催化氧化反應裝置示意圖。

具體實施方式

一種復極性三維電催化氧化反應裝置，包括電源裝置和反應槽，反應槽由顆粒電極承托層分為上部的反應區和下部的曝氣區，顆粒電極承托層設有若干個氣孔；反應區的底部設有進水口，反應區的頂部設有出水口；反應區內設有垂直于顆粒電極承托層的電極組，電極組包括若干對復極性陽極板和復極性陰極板，每對相鄰的復極性陽極板和復極性陰極板之間填充顆粒電極，電極組與電源裝置相連接；曝氣區設有曝氣管。

優選的，反應槽為長方體，其長度、寬度和深度的比例為(2～3)：1：(0.5～1)；進一步優選的，反應槽其長度、寬度和深度的比例為2：1：1。

優選的，反應槽的材質為塑料或有機玻璃。

優選的，顆粒電極承托層的氣孔孔徑為0.3～1mm；進一步優選的，顆粒電極承托層的氣孔孔徑為0.5mm。

優選的，每對相鄰的復極性陽極板和復極性陰極板的間隔均為4～6cm；進一步優選的，每對相鄰的復極性陽極板和復極性陰極板的間隔均為5cm。

優選的，復極性陽極板為負載金屬氧化物的活性炭纖維。