专利名称：催化电解废水处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种催化电解废水处理装置。
电化学氧化法处理废水具有无需添加氧化剂，有机物氧化彻底，无二次污染，设备体积小，占地面积少，操作简便灵活等优点。电化学氧化的机理主要是通过电极材料的作用产生超氧自由基(·O2)、H2O2、羟基自由基(·OH)等活性基团来氧化水体中的有机物。直接电化学氧化是直接利用阳极的高电位降解溶液中的有毒化合物，受到电极材料和副反应——析氧反应的限制，在有Cl-的废水中还会生成Cl2气体，这些反应都降低了反应效率，因此需要抗O2气体生成的新型材料电极。
在电化学氧化过程中加入催化介质，在电极反应过程中先生成具有氧化性化合物的化学活性物质，利用这些物质再对有害难降解物质进行氧化分解。利用催化介质在电化学反应过程中产生H2O2和·OH的机理以降解有机物，在〖水处理技术〗1997，23(6)354～357和专利CN 1078171A已有采用。以上方法的装置都包含有电源、正负电极和催化介质，都有催化剂流动性差或流动状态混乱，易于催化剂得失电子的内部简单复合的缺点。(陈卫国，朱锡海.电催化产生H2O2和·OH机理及在有机物降解中的应用.水处理技术.1997，23(6)354～357.电-多相催化过程及其反应器，申请号92106153.6公开号CN 1078171A)。
而催化电解过程需要充分利用催化剂，减少催化剂得失电子之间的简单复合。本发明在使催化剂定向流动基础上，使催化剂在阳极形成氧化态后，离开阳极流动到溶液体系中，与水体中污染物充分反应，而后在定向流动回到初始状态。本发明由此提供一种高效率、低能耗的工业废水治理方法。
本发明采用气体导流的催化电解废水处理技术，处理工业生产废水中有机污染物的实质是在电化学反应过程中生成高活性的羟基等自由基对有机物进行氧化分解。在电场中催化剂的存下在电极上快速生成强氧化性中间活性物质，间接生成·OH，在相同的电流密度和电压下，增加·OH的生成量，加速对有机物的分解，从而使有机物快速地被具有强氧化性的自由基氧化。
本发明的目的是提供一种气体导流催化电解废水处理装置。
本发明提供了一种催化电解废水处理装置，包括直流电源，反应槽体1、正负电极2和3、进水管5、出水管9、和催化剂8，其特征在于，电解装置1的底部为“V”型，角度最好在10～160度之间，在底部有一进气口，或者进气口与进水口5为一体的，在进气口上部有一导流板4，导流板4可以有一定的弧形弯曲，弯曲弧度为0～90度，导流板4下缘从反应装置底部的进气管5上方开始延伸，上缘侧向展开至反应装置的上部，导流板4的下缘和水平面可以成10～80度的角度。
这种气体导流作用下的催化剂定向流动，使催化剂在阳极的失电子作用和在阴极的得电子作用被顺序地分开进行，减少了催化剂的沉淀死角和简单复合，增加催化剂的利用率。并使气体在溶液中扩散以增加溶液中氧气的溶解浓度，降低反应的能耗。
本催化电解废水处理装置可以应用于含有机污染物的工业生产废水电化学氧化处理过程。
实施例1本发明的气体导流催化电解废水处理装置的一个实施方案如
图1所示，包括直流电源，反应槽体1、正负电极2和3、进气进水管5、出水管9、导流板4和催化剂8。
槽体1水平放置，电解装置1的底部为“V”型，角度为10～160度，氧气或空气等气体从进气进水管6进入反应器，在导流板4的导流作用下，使反应器中的催化剂8定向流动，从反应器的底部被流动气体带经导流上升区6和电极2表面，再从上部流动到没有气体流动的对工作电极3和沉淀区7，然后缓速沉淀回到反应器底部。废水经进气(进水)管5进入反应装置，废水和气体可同时通过同一管道通过，也可以是不同与进气管的另一管道；经电解处理后从排水管9溢流排出。
导流板4可以有一定的弧形弯曲，弯曲弧度为0～90度，导流板4下缘从反应装置底部的进气管5上方开始延伸，上缘展开至反应装置的上部。导流板4的下缘和槽体之间有一定的间隙，导流板4的下缘和水平面成10～80度的角度。导流板4的两侧缘与槽体壁紧密连接。导流板4的材料可以用塑料、橡胶、玻璃以及钢铁等金属材料制成，其表面可以进行防腐耐磨处理或涂层。应用实施例1石墨电极降解染料酸性红B溶液本发明对60ppm的酸性红B模拟废水，装置的阳极和阴极均采用石墨电极进行电解。反应装置槽体底部“V”形角的角度为90度，导流板的弯曲弧度为45度，导流板下缘和水平面的角度为45度。控制电压8V，0.05mol/L硫酸钠，分别在不同反应时间内取样分析，在最高吸收峰处510nm及±1nm处分别用分光光度计测吸光度和酸度计测溶液的pH值，求色度去除率平均值。染料废水含有有机染料，色度深，芳香类有机物浓度高，毒性强，难降解(BOD/COD小)，pH值波动大，一直是工业废水治理的难点。其电解效果如下表。
催化剂 时间(min) 05 10 203040色度 1.839 1.581 1.47 1.201 0.943 0.75225A/m2，TiO2催 色度去除率 0.14 0.20 0.35 0.49 0.59化剂(2g/L) (％)PH 3.75 3.51 3.37 3.33 3.28应用实施例2采用PbO2/Ti阳极和石墨阴极降解染料酸性红B溶液本发明采用PbO2/Ti阳极和石墨阴极电极进行电解。反应装置槽体底部“V”形角的角度为90度，导流板的弯曲弧度为40度，导流板下缘和水平面的角度为50度。同时控制电压8V，0.05mol/L硫酸钠，电流密度为25A/m2，以TiO2(2g/L)为催化剂，分别在不同反应时间内取样分析，在最高吸收峰处510nm及±1 nm处分别用分光光度计测吸光度和酸度计测溶液的pH值，求色度去除率平均值。其降解效果如下表。
时间(min) 0 5 10 20 30 40色度 1.838 1.603 1.571 1.135 1.045 0.807色度去除率 0.13 0.15 0.38 0.43 0.56(％)PH 3.24 3.11 3.00 2.94 2.90
权利要求
1.一种催化电解废水处理装置，包括直流电源，反应槽体(1)、正负电极(2)和(3)、进水管(5)、出水管(9)、和催化剂(8)，其特征在于，电解装置(1)的底部为“V”型，在底部有一进气口，或者进气口与进水口(5)为一体，在进气口上部有一导流板(4)，导流板(4)下缘从反应装置底部的进气管(5)上方开始延伸，上缘侧向展开至反应装置的上部。
2.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，导流板(4)有一定的弧形弯曲，弯曲弧度为0～90度。
3.按照权利要求1所述的装置，其特征在于，导流板4的下缘和水平面成10～80度的角度。
全文摘要
一种催化电解废水处理装置,包括直流电源,反应槽体(1)、正负电极(2)和(3)、进水管(5)、出水管(9)、和催化剂(8),其特征在于,电解装置(1)的底部为“V”型,在底部有一进气口,或者进气口与进水口(5)为一体,在进气口上部有一导流板(4),导流板(4)下缘从反应装置底部的进气管(5)上方开始延伸,上缘侧向展开至反应装置的上部。这种气体导流作用下的催化剂定向流动,增加催化剂的利用率,降低反应的能耗。
文档编号C02F1/461GK1354140SQ0013278
公开日2002年6月19日 申请日期2000年11月17日 优先权日2000年11月17日
发明者彭安, 申哲民, 王文华, 贾金平 申请人:中国科学院生态环境研究中心