專利名稱：多維電催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種環(huán)保設(shè)備，具體是一種多維電催化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展和人民生活的 迅速提高，環(huán)保意識(shí)也隨之增強(qiáng)。據(jù)國家環(huán)保部2009年10月公布的2008年全國環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)，2008年全國廢水排放總量571. 7億噸，其中工業(yè)廢水排放量241. 7億噸，城市生活污水排放量330億噸，廢水中化學(xué)需氧量(COD)排放量1320. 7萬噸，廢水中氨氮排放量127. O萬噸，工業(yè)用水重復(fù)利用率83. 8%。工業(yè)廢水排放達(dá)標(biāo)率93. 6%，城市生活污水處理率僅57. 4%，致使我國85%江河湖地表水都受到程度不同的污染，工業(yè)用水和人畜飲用水發(fā)生短缺現(xiàn)象，制約了國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，影響了人民的生活。我國政府以人為本，力求科學(xué)、和諧、可持續(xù)發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)，近年加強(qiáng)了工業(yè)廢水和生活污水處理的力度，加大了環(huán)境保護(hù)和廢水處理的投入。在高鹽度、高酸度、高色度、高濃度有毒有害的生物難降解廢水處理中常用的電化學(xué)技術(shù)，主要有電解法、電氣浮、電絮凝等幾種類型。電解法是采用低電壓大電流電源，電耗大、效率低、運(yùn)行費(fèi)用高，不符合我國現(xiàn)在倡導(dǎo)的節(jié)能低耗的原則；電氣浮是采用無損耗石墨電極，通過在直流電場(chǎng)的作用下，生成H2、O2等氣體的氣浮作用來處理廢水，但存在電流效率低、處理效果差、運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)；電絮凝是采用有損耗鐵電極、鋁電極，在直流電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生電絮凝作用來處理廢水，但也存在鐵、鋁金屬材料消耗大、電流效率低、運(yùn)行費(fèi)用高的缺點(diǎn)。由于上述原因電解法、電氣浮、電絮凝等幾種電化學(xué)技術(shù)，只能做成小型裝置，不能制成大規(guī)模的工業(yè)設(shè)備，限制了推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種多維電催化反應(yīng)器，解決現(xiàn)有電解法、電氣浮、電絮凝等幾種電化學(xué)技術(shù)存在金屬材料消耗大、電流效率低、處理效果差、運(yùn)行費(fèi)用高等問題，能大幅度提高電流效率、降低金屬材料消耗、降低運(yùn)行成本，提高處理效果。本實(shí)用新型的技術(shù)方案為多維電催化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，所述的反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置有隔板將反應(yīng)器主體的內(nèi)腔分為電極槽和沉淀槽，隔板的底端與反應(yīng)器主體的底板固定連接，其頂端與反應(yīng)器主體的頂部端板之間留有空隙；所述的電極槽下部設(shè)置有帶有進(jìn)水孔的布水管，布水管與部分伸出到反應(yīng)器主體外的進(jìn)水管連接，電極槽上部設(shè)置有活性電極，活性電極之間填充有活性填料顆粒；所述的沉淀槽上部內(nèi)壁上設(shè)置有出水槽，出水槽與部分伸出到反應(yīng)器主體外的出水管連接，沉淀槽的底部設(shè)置有部分伸出到反應(yīng)器主體外的排污管。所述的活性電極通過外接的調(diào)頻脈沖直流電源供電。所述的反應(yīng)器主體的外形為長方體、立方體或圓柱體；反應(yīng)器主體是由塑料、玻璃鋼、環(huán)氧樹脂和不銹鋼或碳鋼內(nèi)襯防腐橡膠制成；反應(yīng)器的大小視處理污水水量而定。所述的沉淀槽的體積為電極槽體積的1-5倍。[0010]所述的調(diào)頻脈沖直流電源的可調(diào)頻率為0-10000赫茲，可調(diào)電壓為0-300伏，可調(diào)電流為0-500安。所述的進(jìn)水管可用法蘭與外部管道相連結(jié)，進(jìn)水管也可用三通與空氣或純氧氣的進(jìn)氣管相連接。所述的出水管可用法蘭與外部管道相連結(jié)，可將出水排至混凝沉淀裝置進(jìn)行混凝沉淀，達(dá)到進(jìn)一步固液分離目的。所述的排泥管可用法蘭與外部管道相連結(jié)，將污泥排至污泥處理處。所述反應(yīng)器主體安裝固定在鋼結(jié)構(gòu)底座上，并可根據(jù)處理工藝要求的高低調(diào)整底座的設(shè)計(jì)高度。與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為本實(shí)用新型采用多維催化電極替代原有電解法、電氣浮、電絮凝等幾種電化學(xué)技術(shù)，具有占用空間小，能耗低，效率高，故障少，運(yùn)行穩(wěn)定，處理費(fèi)用低等特點(diǎn)，對(duì)處理高鹽度、高酸度、高色度、高濃度有毒有害的生物難降解廢水，是一種性能優(yōu)秀的新型多維電催化反應(yīng)器設(shè)備。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中A-A的剖視圖。
具體實(shí)施方式
見圖I、圖2，多維電催化反應(yīng)器，包括長方體外形的反應(yīng)器主體1，反應(yīng)器主體I的大小視處理污水水量而定，反應(yīng)器主體I內(nèi)設(shè)置有隔板2將反應(yīng)器主體I的內(nèi)腔分為電極槽3和起到固液分離作用的沉淀槽4，沉淀槽4的體積為電極槽3體積的1-5倍，隔板2的底端與反應(yīng)器主體I的底板固定連接，其頂端與反應(yīng)器主體I的頂部端板之間留有空隙；電極槽3下部設(shè)置有帶有進(jìn)水孔的布水管5，布水管5與部分伸出到反應(yīng)器主體I外的進(jìn)水管6連接，電極槽3上部設(shè)置有活性電極7，活性電極7之間填充有活性填料顆粒8 ;沉淀槽8上部內(nèi)壁上設(shè)置有出水槽9，出水槽9與部分伸出到反應(yīng)器主體I外的出水管10連接，沉淀槽4的底部設(shè)置有部分伸出到反應(yīng)器主體I外的排污管11 ;活性電極7通過外接的調(diào)頻脈沖直流電源供電，調(diào)頻脈沖直流電源的可調(diào)頻率為0-10000赫茲，可調(diào)電壓為0-300伏，可調(diào)電流為0-500安。活性電極7是由鐵基、招基、欽基和石墨基和涂覆于鐵基、招基、欽基和石墨基表面上的Ti02、SnO2, Sb2O3' MnO2' PbO2和YiO2催化劑材料構(gòu)成；活性電極7的面積為10-200cm*5-200cm ;活性填料顆粒8是由鐵質(zhì)材料,惰性炭顆粒和催化劑材料組成鐵質(zhì)材料為鐵刨花、碳鋼刨花和鑄鐵屑中的一種或幾種的混合；惰性碳顆粒為石墨、活性炭和焦炭中的一種或幾種的混合；催化劑為稀土元素、二元金屬和過渡金屬氧化物中的一種或幾種的混合，催化劑粒徑為1-5_。本實(shí)用新型的使用原理多維電催化反應(yīng)器工作原理多維電催化反應(yīng)器工作時(shí)，泵入的廢水由進(jìn)水管6進(jìn)入布水管5均勻布水，廢水由電極槽3底部上升與通有調(diào)頻脈沖直流電源的活性電極7和活性填料顆粒8接觸混合，發(fā)生一系列電催化化學(xué)作用I、在活性電極上的電催化作用a、有機(jī)物的直接電催化轉(zhuǎn)化有機(jī)物在活性電極上的電催化 電化學(xué)作用主要是電化學(xué)轉(zhuǎn)化和電極表面氧化。電化學(xué)轉(zhuǎn)換是把有機(jī)物有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)，把有機(jī)物物質(zhì)的大分子轉(zhuǎn)化為小分子，有利于進(jìn)一步生物處理；陽極表面氧化是把有機(jī)物深度氧化為CO2,即首先陽極表面吸附自由基并將陽極上金屬氧化物氧化為高價(jià)氧化物MOx (· OH) +H2O — MOx (· OH) + H.+eMOx (· 0H) — MO:1+ H.+e然后再氧化廢水中有機(jī)物R+M0x (· 0H) — C02+M0x+ H.+eR+M0x+1 — M0x+R0b、有機(jī)物的間接電催化轉(zhuǎn)化間接電催化轉(zhuǎn)化就是利用電化學(xué)作用在陽極上產(chǎn)生的.0H、. 02、. HO2等自由基來氧化和破壞有機(jī)污染物，直到被氧化成CO2和h2o。在活性填料上的電催化作用活性電極間充填有催化作用的活性填料顆粒，活性填料顆粒一般由鐵質(zhì)材料，惰性炭顆粒和催化劑等三種以上材料組成鐵質(zhì)材料為鐵刨花或碳鋼刨花或鑄鐵屑組成；惰性碳顆粒為石墨或活性炭或焦炭組成；催化劑為稀土元素、二元金屬或過渡金屬氧化物組成，粒徑一般為l_5mm?；钚蕴盍项w粒中的鐵質(zhì)材料和活性炭顆粒，由于氧化還原電位低的鐵與氧化還原電位高的炭在廢水中產(chǎn)生電位差，形成無數(shù)的原電池，產(chǎn)生電極反應(yīng)陽極(Fe ) Fe-2e ^ Fe2+E0 (Fe2+/Fe) =-0. 44v陰極(C):酸性條件下2H++2e— H2 E0 (H+/ H2) =0.00ν當(dāng)有氧氣時(shí)02+4H++4e— 2H20， E0 (O2) =1. 23V02+2H20+4e — 40Γ， E0 (02/0Γ) =0. 40V這樣通過原電池微電解降解廢水中污染物，包括電泳作用，鐵的還原作用和Fe2+、Fe3+的絡(luò)合絮凝作用，氫的氧化還原作用，能對(duì)廢水進(jìn)行脫色，能破壞分解大分子有機(jī)物結(jié)構(gòu)，能對(duì)金屬、非金屬污染物氧化還原、沉淀，從而達(dá)到降解廢水中有機(jī)污染物的目的；同時(shí)，活性填料顆粒在高梯度電場(chǎng)作用下，小顆粒兩端分別存在不同的極性發(fā)生氧化還原反應(yīng)，每一個(gè)小顆粒都是一個(gè)微電解池；每一個(gè)小顆粒的取向是不同的，與活性電電極一起組成了多維電極；由于每個(gè)微電解池的陰極和陽極距離很近，與廢水接觸面積大，傳質(zhì)容易電導(dǎo)快；并且活性填料顆粒中存在由稀土元素、二元金屬或過渡金屬氧化物組成的催化劑，能產(chǎn)生與活性電極同樣的電催化作用，因此電流效率成倍提高，處理效果加大，處理費(fèi)用降低很多。本實(shí)用新型具有適用范圍廣，反應(yīng)速度快，電流效率高，處理效果好，投資費(fèi)用少，運(yùn)行成本低，使用壽命長，操作維護(hù)方便，長期運(yùn)行穩(wěn)定有效，特別適用于高鹽度、高色度、高濃度、高酸度、高毒性、難生化降解的染料、印染、農(nóng)藥、制藥、電鍍、制革、機(jī)械涂裝、重金屬及垃圾滲浙液等有機(jī) 廢水處理。
權(quán)利要求1.多維電催化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，其特征在于所述的反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置有隔板將反應(yīng)器主體的內(nèi)腔分為電極槽和沉淀槽，隔板的底端與反應(yīng)器主體的底板固定連接，其頂端與反應(yīng)器主體的頂部端板之間留有空隙；所述的電極槽下部設(shè)置有帶有進(jìn)水孔的布水管，布水管與部分伸出到反應(yīng)器主體外的進(jìn)水管連接，電極槽上部設(shè)置有活性電極，活性電極之間填充有活性填料顆粒；所述的沉淀槽上部內(nèi)壁上設(shè)置有出水槽，出水槽與部分伸出到反應(yīng)器主體外的出水管連接，沉淀槽的底部設(shè)置有部分伸出到反應(yīng)器主體外的排污管。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多維電催化反應(yīng)器，其特征在于所述的活性電極通過外接的調(diào)頻脈沖直流電源供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多維電催化反應(yīng)器，其特征在于所述的反應(yīng)器主體的外形為長方體、立方體或圓柱體。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多維電催化反應(yīng)器，其特征在于所述的沉淀槽的體積為電極槽體積的1-5倍。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多維電催化反應(yīng)器，其特征在于所述的調(diào)頻脈沖直流電源的可調(diào)頻率為0-10000赫茲，可調(diào)電壓為0-300伏，可調(diào)電流為0-500安。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種多維電催化反應(yīng)器，包括反應(yīng)器主體，反應(yīng)器主體內(nèi)設(shè)置有隔板將反應(yīng)器主體的內(nèi)腔分為頂部相互連通的電極槽和沉淀槽；電極槽下部設(shè)置有帶有進(jìn)水孔的布水管，電極槽上部設(shè)置有活性電極，活性電極之間填充有活性填料顆粒；沉淀槽上部內(nèi)壁上設(shè)置有出水槽。本實(shí)用新型具有適用范圍廣，反應(yīng)速度快，電流效率高，投資成本低，使用壽命長，且操作維護(hù)方便，特別適用于高鹽度、高色度、高濃度、高酸度、高毒性、難生化降解的染料、印染、農(nóng)藥、制藥、電鍍、制革、機(jī)械涂裝、重金屬及垃圾滲瀝液等有機(jī)廢水的處理。
文檔編號(hào)C02F1/46GK202482111SQ201220015810
公開日2012年10月10日 申請(qǐng)日期2012年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月15日
發(fā)明者宋永蓮, 張國生 申請(qǐng)人:安徽中環(huán)環(huán)?？萍加邢薰?br>