3D-EO三維過氧化電化學裝置制造方法及圖紙

本實用新型專利技術公開了一種3D?EO三維過氧化電化學裝置。該裝置包括反應器以及與反應器連接的臭氧發生器，反應器內設有三維電化學氧化裝置和納米曝氣頭，三維電化學氧化裝置包括陶瓷粒子電極和兩塊以上均等排列的電極板，電極板交替設為正極和負極。本實用新型專利技術的裝置操作簡單，易于實現自動化，方便維護，條件溫和，處理速度快，處理效率高，無需投加任何化學藥劑，基本無污泥產生，且無二次污染，可廣泛應用于處理有機廢水。

【技術實現步驟摘要】

本技術屬于有機廢水的處理領域，具體涉及一種3D-EO三維過氧化電化學裝置。
技術介紹
隨著經濟的快速發展、工業化的加速，出現“水荒”和“水污染”現象問題越來越嚴重，加大環境保護工作力度，加快污水處理行業發展，將污水進行深度處理，使污水能夠資源化，是解決“水荒”和“水污染”的途徑，因而，國家逐步頒布適應經濟、科技和社會發展的日益嚴格的污染物排放標準，特別是COD指標排放限值越來越低。而傳統的后端深度處理如過濾、吸附、膜分離等物化處理方法，其未從本質上解決廢水中污染物的問題，只是將污染物轉移；而Fenton氧化法雖能徹底礦化有機物，但其產泥量大、投加藥劑種類多、處理效率有一定的極限等缺點；等等。為保證后端出水達標排放，不僅是通過后端深度處理技術的提升，而且需提高前端的廢水處理的效率，從而減輕后端處理所面臨的沉重壓力。因此，對于制藥、染料、化工、垃圾滲濾液等廢水，通常含有高濃度難降解的有機物，有機物種類多、成分復雜、COD濃度高、有毒有害、可生化性差，常規物理、化學、生物法等處理方法難以將其降解，需對其進行高效氧化預處理，將有毒、大分子難降解有機污染物轉化為低毒、易生物降解的低分子有機物，提高其可生化性，提高生化處理效果，再采取相應的深度處理技術，達到現行的水質排放或回用要求，因而高濃度、難降解廢水的預處理也是不可或缺的，也是廢水處理流程的關鍵步驟之一。高級氧化技術是以促進產生羥基自由基(·OH)為目的的氧化技術。·OH具有較高的氧化還原電位，能無選擇地將水中難降解的污染物氧化為H2O、CO2和N2等無機小分子。O3是一種強氧化劑，其氧化能力僅次于F2和·OH，能有效除臭、脫色、殺菌、降解有機物等，基本無泥量產生，在水處理領域應用廣泛；但其亦存在不足：一是O3的氧化能力有限且對有機物的氧化具有較強的選擇性，氧化過程中往往只實現了廢水中大分子有機物向小分子有機物的轉變，與H2O2反應產生·OH受到如濃度、pH等環境條件限制，礦化能力差，導致出水COD和TOC不夠理想；二是O3利用率不高，導致處理成本高。電化學氧化法是近年發展起來的新型高級氧化技術，是一種環境友好的水處理技術，其能在常溫常壓下，利用陽極的高電位及催化活性直接降解水中的污染物，或產生·OH等強氧化劑降解污染物。電化學氧化法條件溫和、操作簡便且無二次污染，但受水電解點位、電極材料等的限制，降解有機物時電流效率低、能耗高，其氧化處理有機廢水受到一定的發展限制。
技術實現思路
本技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種操作簡單、易于實現自動化、方便維護、條件溫和、處理速度快、處理效率高、無需投加任何化學藥劑、產泥量少、無二次污染的3D-EO三維過氧化電化學裝置。為解決上述問題，本技術采用以下技術方案：一種3D-EO三維過氧化電化學裝置，其特征在于，包括反應器以及與反應器連接的臭氧發生器，所述反應器內設有三維電化學氧化裝置，所述三維電化學氧化裝置包括陶瓷粒子電極和兩塊以上均等排列的電極板，所述電極板交替設為正極和負極。上述的3D-EO三維過氧化電化學裝置中，優選的，所述反應器內設有用于擴散臭氧發生器產生的混合氣的納米曝氣頭。上述的3D-EO三維過氧化電化學裝置中，優選的，所述陶瓷粒子電極是由若干球狀陶瓷粒子構成的電極，所述陶瓷粒子的直徑為3mm～10mm，所述陶瓷粒子表面設有含Ir、Ta、Ti、Ru和Pt中一種或多種的金屬氧化物層。該金屬氧化物層可以為單金屬氧化物層、復合金屬氧化物層、多個單金屬氧化物構成的混合層、多個復合金屬氧化物構成的混合層或者單金屬氧化物與復合金屬氧化物構成的混合層，可根據實際廢水的性質，選擇適當的方案及配比。上述的3D-EO三維過氧化電化學裝置中，優選的，所述反應器設為多級，多級反應器依次串聯，第一級反應器和第二級反應器與臭氧發生器相連。上述的3D-EO三維過氧化電化學裝置中，優選的，所述反應器設為三級。上述的3D-EO三維過氧化電化學裝置中，優選的，上級反應器所設的出水口與下級反應器所設的進水口連通，上級反應器所設的出氣口與下級反應器所設的進氣口通過臭氧尾氣集氣管連通。本技術中，3D-EO即為三維過氧化電化學的代號。本技術的3D-EO三維過氧化電化學裝置主要基于臭氧氧化和電化學氧化技術原理，在通電及產生臭氧的條件下，將臭氧氧化技術和電化學氧化技術于同一反應器中耦合聯用，用于處理廢水中的COD、色度等。臭氧發生器產生的O3可利用自身的氧化性(2.07Vs)直接或間接(基于O3的高級氧化)氧化有機物，電化學氧化可利用陽極的高電位及催化活性直接降解水中的污染物，或產生·OH等強氧化性粒子氧化降解污染物。此外，臭氧電化學耦合氧化體系具有協同氧化效應：臭氧發生器產生的O2、O3混合氣體經曝氣裝置擴散至電極表面，O3和O2可在陰極表面經過一系列自由基鏈反應生成·OH，陽極表面可直接氧化降解有機物，或產生·OH、·O、ClO-等氧化性粒子氧化有機物，通過這一系列的物理化學反應，實現了臭氧氧化與電化學氧化技術的耦合聯用。本技術的3D-EO三維過氧化電化學裝置包括以下反應機制：(1)O3利用自身的氧化性直接或間接氧化有機物；(2)電化學氧化利用陽極的高電位及催化活性直接降解水中的污染物，或產生·OH等強氧化性粒子氧化降解污染物；(3)臭氧電化學耦合氧化體系協同氧化污染物，所述協同機制如下：臭氧發生器產生的O2、O3混合氣體經曝氣裝置擴散至電極表面，O3可在陰極表面直接得電子生成臭氧負離子，進而分解為·OH；陰極附近的強堿性條件促進了臭氧的分解，進而產生·OH，實現臭氧體系自由基鏈的引發；O2在陰極表面發生還原反應生成H2O2，其共軛堿HO2-與O3反應生成·OH。本技術中，廢水進入3D-EO三維過氧化電化學裝置的反應器中，通過臭氧氧化和電化學氧化耦合聯用降解廢水中的有機污染物，處理過程條件溫和、處理速度快、效率高、且無需投加任何化學藥劑、基本無污泥產生、無二次污染。臭氧的氧化作用能使苯環類物質開環轉化為不飽和長鏈狀有機物，該類鏈條式不飽和有機分子破裂，生成臭氧化物，臭氧化物再發生自發性分裂，最終生成羧基化物、酸和醛，甚至被氧化為CO2和H2O。O3對有機物的氧化通常伴隨著直接反應和間接反應兩種途徑：直接反應是對有機物的直接氧化；間接反應(基于臭氧的高級氧化)是有自由基(·OH)參與的氧化反應，自由基作為二次氧化劑使得有機物迅速氧化。電化學氧化是利用陽極的高電位及催化活性直接降解水中的有毒污染物，或產生·OH等強氧化劑降解水中的污染物。將臭氧氧化技術與電化學氧化技術于同一反應器中聯用時，電解過程的陰、陽極反應(或兩者的產物)正是臭氧類高級氧化技術自由基反應歷程的引發反應。臭氧電化學耦合氧化體系的協同機制如下：臭氧發生器產生的O2、O3混合氣體經納米曝氣頭擴散至電極表面，O3可在陰極表面直接得電子生成臭氧負離子，進而分解為·OH(方程式(1)和(2))；陰極附近的強堿性條件促進了臭氧的分解，進而產生·OH，實現臭氧體系自由基鏈的引發(方程式(3)-(7))；O2在陰極表面發生還原反應生成H2O2，其共軛堿HO2-與O3反應生成·OH(方程式(8)-(13))。同時，陽極表面可直接氧化降解有機物，或本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種3D?EO三維過氧化電化學裝置，其特征在于，包括反應器(1)以及與反應器(1)連接的臭氧發生器(2)，所述反應器(1)內設有三維電化學氧化裝置，所述三維電化學氧化裝置包括陶瓷粒子電極(11)和兩塊以上均等排列的電極板(6)，所述電極板(6)交替設為正極和負極。

【技術特征摘要】
1.一種3D-EO三維過氧化電化學裝置，其特征在于，包括反應器(1)以及與反應器(1)連接的臭氧發生器(2)，所述反應器(1)內設有三維電化學氧化裝置，所述三維電化學氧化裝置包括陶瓷粒子電極(11)和兩塊以上均等排列的電極板(6)，所述電極板(6)交替設為正極和負極。2.根據權利要求1所述的3D-EO三維過氧化電化學裝置，其特征在于，所述反應器(1)內設有用于擴散臭氧發生器(2)產生的混合氣的納米曝氣頭(5)。3.根據權利要求1所述的3D-EO三維過氧化電化學裝置，其特征在于，所述陶瓷粒子電極(11)是由若干球狀陶瓷粒子構成的電極，所述陶瓷粒子的直徑為3mm～10m...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔣曉云，何勁松，周麗麗，胡文昊，
申請(專利權)人：長沙華時捷環保科技發展股份有限公司，
類型：新型
國別省市：湖南;43