一種旋流電催化水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種旋流電催化水處理方法，以及在水處理工業(yè)過程中的應用。
【背景技術(shù)】
[0002]電催化水處理技術(shù)是一種快速氧化去除有機污染物的高效水處理技術(shù)，具有廣泛的應用前景。電催化水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學反應或間接電化學轉(zhuǎn)化而從廢水中減少或去除。它可分為直接電解和間接電解。直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。間接電解是指利用電化學產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)(如具有強氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3以及溶劑化電子、.Η0、.Η02等自由基)作為反應劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。電催化處理技術(shù)具有多功能性、高靈活性、無污染或少污染、易于控制性等特點，同時其設(shè)備小、占地少、運行管理簡單和處理效果好，目前日益受到人們的重視。但由于其在實際運用中尚存在電能消耗高、效果不穩(wěn)定等缺點，阻礙了其廣泛應用。尋求節(jié)能高效的電催化水處理技術(shù)與設(shè)備已成為電化學應用技術(shù)研究的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于，提供一種旋流電催化水處理方法，該方法涉及的裝置是由旋流電解反應器殼體、電催化陰極電極、導流槽、電催化陽極電極、導流槽入口和出水口組成，以旋流電催化水處理技術(shù)為核心，通過反應器設(shè)計將水利旋流技術(shù)與電催化氧化技術(shù)結(jié)合，電催化陽極電極為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥、鉑涂覆的鈦電極，電催化陰極電極的材質(zhì)為鈦、不銹鋼；利用水利旋流作用增加反應傳質(zhì)效率及反應路徑，提高電催化氧化的反應效率；電催化電極采用陰極和陽極交錯排列方式，增加了電極放置密度，從而增強反應效率。經(jīng)處理油田高含鹽廢水的結(jié)果表明:該方法有良好的電催化氧化能力，可以顯著提高高鹽廢水中色度及COD的去除效率，使出水達到國家工業(yè)廢水排放二級標準。
[0004]本發(fā)明所述的一種旋流電催化水處理方法，該方法涉及的裝置是由旋流電解反應器殼體、電催化陰極電極、導流槽、電催化陽極電極、導流槽入口和出水口組成，在旋流電解反應器殼體(I)內(nèi)分別固定電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，和電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極，在旋流電解反應器殼體(I)一側(cè)的上端設(shè)有導流槽入口(5)，在旋流電解反應器殼體(I) 一側(cè)的下端設(shè)有導流槽(3)，在旋流電解反應器殼體(I)的另一側(cè)設(shè)有出水口(6)，具體操作按下列步驟進行:
a、將電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，排列間隔均等的電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體(I)中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口(5)打入，流速為5m/s，流體經(jīng)導流槽(3)形成旋流； C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.0 V，電流密度為40 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口(6)中取樣，檢測出水色度、COD指標。
[0005]步驟a中的電催化陰極電極(2)和電催化陽極電極(4)為棒狀、網(wǎng)、板、多孔管或異形為板棒焊接、網(wǎng)棒焊接形式。
[0006]本發(fā)明所述的旋流電催化水處理方法，該方法的特點主要有:(1)將水利旋流技術(shù)與電催化氧化技術(shù)結(jié)合；(2)利用水利旋流作用增加反應傳質(zhì)效率及反應路徑，提高電催化氧化的反應效率；(3)電催化陽極電極和電催化陰極電極交錯排列于旋流反應器殼體內(nèi)部，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。電催化電極采用電催化陽極電極和電催化陰極電極交錯排列方式，增加了電極放置密度，從而增強反應效率，利于實現(xiàn)電催化氧化技術(shù)在實際水處理工藝中的應用。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述裝置縱向剖視圖。
【具體實施方式】
[0008]本發(fā)明給出的實施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0009]實施例1
二氧化釕涂覆鈦陽極旋流電催化反應器處理油田高含鹽廢水:
a、將網(wǎng)狀電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化棒狀二氧化釕涂覆鈦陽極電極4分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，電流密度為30 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到110 mg/L，達到國家工業(yè)廢水二級排放標準。
[0010]實施例2
二氧化鉛涂覆鈦陽極旋流電催化反應器處理油田高含鹽廢水:
a、將板狀電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化網(wǎng)狀二氧化鉛涂覆鈦陽極電極4分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.5 V，電流密度為40 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到105 mg/L，達到國家工業(yè)廢水二級排放標準。
[0011]實施例3 銻-錫氧化物涂覆鈦陽極旋流電催化反應器處理油田高含鹽廢水:
a、將棒狀電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化板狀銻-錫氧化物涂覆鈦陽極電極4分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.0 V，電流密度為40 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到116 mg/L，達到國家工業(yè)廢水二級排放標準。
[0012]實施例4
氧化銥涂覆鈦陽極旋流電催化反應器處理油田高含鹽廢水:
a、將異形為板棒焊接的電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化異形為板棒焊接的氧化銥涂覆鈦陽極電極4分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，電流密度為30 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到135 mg/L，達到國家工業(yè)廢水二級排放標準。
[0013]實施例5
鉑涂覆鈦陽極旋流電催化反應器處理油田高含鹽廢水:
a、將多孔管狀不銹鋼電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化多孔管狀鉑涂覆鈦陽極電極4分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，電流密度為30 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到120 mg/L，達到國家工業(yè)廢水二級排放標準。
[0014]本發(fā)明所述的技術(shù)方案，存在多種技術(shù)啟示，其可替換方案的理論依據(jù)有:
本發(fā)明所給出的實施例中使用的電催化陽極電極4為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥、鉑涂覆的鈦電極，電催化陰極電極2的材質(zhì)為鈦、不銹鋼，由此推斷:當電催化陽極電極4采用其他類型電極(如碳布、碳纖維、石墨電極等)，電催化陰極電極2采用其他類型電極(如采用反應器殼體為電催化陰極電極等)，也能實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
[0015]本發(fā)明所給出的實施例中的水利旋流技術(shù)是物料分離的常規(guī)方法，廣泛用于液固物料的分離，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明實施案例所提供的技術(shù)方案，得到技術(shù)啟示，通過改變旋流器結(jié)構(gòu)和運行方式，從而實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
[0016]本發(fā)明所述的方法中，電催化陽極電極4和電催化陰極電極2采用的是交錯排列方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，得到技術(shù)啟示，采用不同的排布方法，達到同樣的技術(shù)效果。
【主權(quán)項】
1.一種旋流電催化水處理方法，其特征在于該方法涉及的裝置是由旋流電解反應器殼體、電催化陰極電極、導流槽、電催化陽極電極、導流槽入口、入水口和出水口組成，在旋流電解反應器殼體(I)內(nèi)分別固定電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，和電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極，在旋流電解反應器殼體(I) 一側(cè)的上端設(shè)有導流槽入口( 5 )，在旋流電解反應器殼體(I) 一側(cè)的下端設(shè)有導流槽(3)，在旋流電解反應器殼體(I)的另一側(cè)設(shè)有出水口(6)，具體操作按下列步驟進行: a、將電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，排列間隔均等的電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極分別進行清洗干燥后采用交錯排列方式裝入旋流反應器殼體(I)中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)； b、用多級離心栗將油田高含鹽廢水從導流槽入口(5)打入，流速為5m/s，流體經(jīng)導流槽(3)形成旋流； C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.0 V，電流密度為40 mA/cm2； d、穩(wěn)定運行I h后，從出水口(6)中取樣，檢測出水色度、COD指標。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋流電催化水處理方法，其特征在于步驟a中的電催化陰極電極(2)和電催化陽極電極(4)為棒狀、網(wǎng)、板、多孔管或異形為板棒焊接、網(wǎng)棒焊接形式。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋流電催化水處理方法，該方法涉及的裝置是由旋流電解反應器殼體、電催化陰極電極、導流槽、電催化陽極電極、導流槽入口和出水口組成，以旋流電催化水處理技術(shù)為核心，通過反應器設(shè)計將水利旋流技術(shù)與電催化氧化技術(shù)結(jié)合，電催化陽極電極為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥、鉑涂覆的鈦電極，電催化陰極電極的材質(zhì)為鈦、不銹鋼；利用水利旋流作用增加反應傳質(zhì)效率及反應路徑，提高電催化氧化的反應效率；電催化電極采用陰極和陽極交錯排列方式，增加了電極放置密度，從而增強反應效率。經(jīng)處理油田高含鹽廢水的結(jié)果表明：該方法有良好的電催化氧化能力，可以顯著提高高鹽廢水中色度及COD的去除效率，使出水達到國家工業(yè)廢水排放二級標準。
【IPC分類】C02F1/461, C02F1/467
【公開號】CN105217739
【申請?zhí)枴緾N201510698802
【發(fā)明人】朱云慶, 王傳義
【申請人】中國科學院新疆理化技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年10月26日