一種三維電芬頓水處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種三維電芬頓水處理裝置，該裝置是由反應器、多孔電極板、活性炭負載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進水口、正電極和負電極組成，通過該反應裝置將反應區(qū)域分割為正電極電芬頓氧化區(qū)和負電極離子還原區(qū)，電極材料是由活性炭負載的零價金屬鐵、鎳、鈷、鉑、銀或鈀，進水經(jīng)過正電極電芬頓氧化區(qū)，在電場的作用下，金屬離子溶出形成區(qū)域高濃度離子溶液，強化均相芬頓反應；反應后水體進入負電極還原區(qū)，溶液中的金屬離子被還原到陰極活性炭電極上進行回收；負電極反應區(qū)也可以通過氧氣曝氣產(chǎn)生雙氧水，減少外加雙氧水用量。處理印染廢水的結(jié)果表明：采用本實用新型所述方法，可以顯著提高印染廢水中色度及CODCr的去除效率，使出水達到國家工業(yè)廢水回用標準。
【專利說明】一種三維電芬頓水處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于水處理【技術領域】，涉及一種三維電芬頓水處理裝置。
【背景技術】
[0002]芬頓氧化技術是一種快速氧化去除有機污染物的高效水處理技術，具有廣泛的應用前景。目前芬頓技術按照所采用催化劑的類型主要分為均相芬頓氧化技術和非均相芬頓氧化技術，其中均相芬頓氧化技術的氧化能力強、處理效率高，但是最重要的缺點是反應需要大量的Fe2+，需要后續(xù)處理，產(chǎn)生大量的含鐵污泥；為了解決這一問題，又發(fā)展了非均相芬頓氧化技術，通過將活性組分或者氧化物負載在載體表面實現(xiàn)減少鐵離子溶出的目的，但是到目前為止，所研發(fā)的非均相芬頓催化劑的效率仍然不能滿足工業(yè)應用的需求。因此如何能夠開發(fā)新型芬頓氧化技術，既保持均相芬頓氧化技術的強氧化能力，又能減少鐵離子的排放對于發(fā)展芬頓催化氧化技術具有重要意義，具有良好的應用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型目的在于，提供一種三維電芬頓水處理裝置，該裝置是由反應裝置、多孔電極板、活性炭負載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進水口、正電極和負電極組成，以三維電強化芬頓氧化方法為核心，通過反應裝置設計將反應區(qū)域分割為正電極電芬頓氧化區(qū)和負電極離子還原區(qū)，電極材料主要是由活性炭負載的零價金屬鐵、鎳、鈷、鉬、銀或鈀，進水經(jīng)過正電極電芬頓氧化區(qū)，在電場的作用下，金屬離子溶出形成區(qū)域高濃度離子溶液，強化均相芬頓反應；反應后水體進入負電極還原區(qū)，溶液中的金屬離子被還原到陰極活性炭電極上進行回收；同時反應中間區(qū)域可以設置低電壓負電極還原區(qū)，將被氧化的金屬離子還原成具有催化活性的低價離子，繼續(xù)進行后續(xù)芬頓反應；負電極反應區(qū)也可以通過氧氣曝氣產(chǎn)生雙氧水，減少外加雙氧水用量。
[0004]本實用新型所述的一種三維電芬頓水處理裝置，該裝置是由反應器、多孔電極板、活性炭負載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進水口、正電極和負電極組成，在反應器(I)中設有均等排列的多孔電極板(2)，在多孔電極板(2)之間放置有以活性炭負載的零價金屬的催化劑(3)，在反應器(I)的側(cè)壁上分別固定正電極(7)和負電極(6)，正電極(7)與多孔電極板(2)連接形成氧化區(qū)，負電極(6)與多孔電極板(2)連接形成還原區(qū)，反應器(I)的頂端為出水口(4)，反應器(I)的底部為進水口(5)。
[0005]零價金屬的催化劑(3)為鐵、鎳、銅、鈷、鉬、銀或鈕。
[0006]反應器(I)中的正電極(7)和負電極(6)的氧化區(qū)和還原區(qū)為上下排列組合或交錯排列組合。
[0007]反應器(I)中的多孔電極板(2)間距為2 cm。
[0008]所述的多孔電極板(2)為鈦板、鈦網(wǎng)、不銹鋼板、不銹鋼網(wǎng)、Ti/Sb-Sn02電極或Ti/PbO2電極。
[0009]本實用新型所述的一種三維電芬頓水處理裝置，該裝置的三維點強化芬頓氧化技術的特點主要有:(1)通過電場作用，實現(xiàn)電強化均相芬頓反應，提高反應效率；(2)負電極還原區(qū)可以有效調(diào)控還原能力，強化芬頓反應的去除效率；(3)通過負電極還原回收反應體系中的金屬離子，減少金屬離子排出以及后續(xù)處理所需費用；(4)反應的正電極電芬頓氧化區(qū)和負電極離子還原區(qū)可以通過改變外加電場方向進行調(diào)控，可以人為調(diào)整。
[0010]本實用新型中電芬頓氧化區(qū)和金屬離子還原區(qū)的排布是按照廢水處理過程中的實際需要進行調(diào)節(jié)的，可以采用交錯排布或上下排布組合方式，本領域技術人員可以根據(jù)本發(fā)明實施案例所提供的技術方案，得到技術啟示，采用不同的排布方法，達到同樣的技術效果。
[0011]本實用新型中所述的三維電芬頓水處理裝置，該裝置通過將反應區(qū)域分割為電芬頓氧化區(qū)和金屬離子還原區(qū)，采用活性炭負載零價金屬作為電極材料，不僅實現(xiàn)了均相芬頓反應體系的高效率，而且對金屬離子實現(xiàn)有效回收，克服了金屬離子排放所帶來的環(huán)境污染、管道堵塞以及后處理成本增高的問題，利于實現(xiàn)芬頓氧化技術在實際水處理工藝中的應用。
[0012]本實用新型實施例中使用的三維電極材料為活性炭負載零價金屬鐵、鎳、銅、鈷、鉬、銀或鈀，并通過電場的作用形成電芬頓氧化區(qū)和金屬離子還原區(qū)，最終構(gòu)成三維電芬頓反應體系，由此推斷:當三維電極材料采用其他導電載體(如石英砂負載SnO2材料等)時,也能實現(xiàn)本發(fā)明的技術效果。
[0013]本實用新型實施例中的活性炭負載零價金屬是通過共沉淀+氫氣氛還原的方法制得的，此類方法屬于本領域技術人員所掌握的常規(guī)使用方法，廣泛用于制備負載型催化劑材料，本領域技術人員也可通過其他方法或途徑，獲得相同催化性能的活性炭負載零價金屬電極材料，從而實現(xiàn)本實用新型的技術效果。
[0014]本發(fā)明實施例中的多孔電極板為鈦板、鈦網(wǎng)、不銹鋼板、不銹鋼網(wǎng)、Ti/Sb-Sn02電極或Ti/Pb02電極，其中Ti/Sb-Sn02電極和Ti/Pb02電極是本領域技術人員所掌握的常規(guī)DSA電極，廣泛應用于電催化水處理工藝中，本領域技術人員也可以通過采用其他材料的DSA電極來實現(xiàn)本發(fā)明的技術效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖進一步描述并給出實施例:
[0017]本實用新型所述的一種三維電芬頓水處理裝置，該裝置是由反應器、多孔電極板、活性炭負載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進水口、正電極和負電極組成，在反應器I中設有均等排列的多孔電極板2，多孔電極板2之間的間距為2 Cm，在多孔電極板2之間放置有以活性炭負載的零價金屬為鐵、鎳、銅、鈷、鉬、銀或鈀的催化劑3，在反應器I的側(cè)壁上分別固定的正電極7和負電極6，正電極7與多孔電極板2連接形成氧化區(qū)，負電極6與多孔電極板2連接形成還原區(qū)，氧化區(qū)和還原區(qū)為上下排列組合或交錯排列組合，反應器I的頂端為出水口 4，反應器I的底部為進水口 5 ;在反應器I內(nèi)利用電場正電極7與多孔電極板2連接的氧化區(qū)域的氧化作用，強化金屬離子的溶出，在反應器I內(nèi)形成均相芬頓反應體系；在反應器I內(nèi)利用電場負電極6與多孔電極板2連接的還原區(qū)域的還原作用，將反應器I內(nèi)的反應體系中的金屬離子原位還原并捕集于負極活性炭載體上；
[0018]使用時,用恒流泵將印染廢水和雙氧水混合后由反應器I底部進水口 5注入，流速為0.5 L/h，調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，在氧化區(qū)活性炭負載的零價金屬為鐵、鎳、銅、鈷、鉬、銀或鈀的催化劑3的芬頓氧化作用下，生成羥基自由基對有機物進行氧化分解，然后經(jīng)過還原區(qū)，將溶出的金屬離子進行還原回收，檢測出水色度、COD等指標；入水COD為300mg/L，完全去除水體中的色度，出水達到國家工業(yè)廢水回用標準，在設備運行過程中，當氧化區(qū)催化劑失活時，通過變換外加電場和廢水進注方向，實現(xiàn)氧化區(qū)和還原區(qū)互換，達到催化劑活化和連續(xù)運行的目的。
【權利要求】
1.一種三維電芬頓水處理裝置，其特征在于該裝置是由反應器、多孔電極板、活性炭負載的零價金屬芬頓催化劑、出水口、進水口、正電極和負電極組成，在反應器(I)中設有均等排列的多孔電極板(2)，在多孔電極板(2)之間放置有以活性炭負載的零價金屬的催化劑(3),在反應器(I)的側(cè)壁上分別固定正電極(7)和負電極(6),正電極(7)與多孔電極板(2)連接形成氧化區(qū)，負電極(6)與多孔電極板(2)連接形成還原區(qū)，反應器(I)的頂端為出水口(4)，反應器(I)的底部為進水口(5)。
2.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于零價金屬的催化劑(3)為鐵、鎳、銅、鈷、鉬、銀或鈀。
3.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于反應器(I)中的正電極(7)氧化區(qū)和負電極(6)還原區(qū)為上下排列組合或交錯排列組合。
4.根據(jù)權利要求1所述的裝置，其特征在于反應器(I)中多孔電極板(2)的間距為2cm。
5.根據(jù)權利要求1中所述的裝置，其特征在于所述的正電極(7)和負電極(6)為鈦板、鈦網(wǎng)、不銹鋼板、不銹鋼網(wǎng)、Ti/Sb-Sn02電極或Ti/Pb02電極。
【文檔編號】C02F1/467GK203820510SQ201420244519
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權日:2014年5月14日
【發(fā)明者】朱云慶, 王傳義 申請人:中國科學院新疆理化技術研究所