一种电催化高效净水反应装置的制作方法

本实用新型属于废水处理领域，具体涉及一种电催化净水反应装置。

背景技术：

近年来，工业废水中有毒有害物质对人体健康以及生态系统的危害已引起社会各界的广泛关注。如何有效净化工业废水中的有毒有害污染物已经成为水处理领域亟待解决的难题，开发高效的水处理技术已势在必行。

经过行业内不断探索，多种废水处理方法已得到相继应用。按照作用原理，可分为物理法、化学法、生物法以及物理化学法。但是，采用传统物理化学等方法处理高浓度难降解有机废水，不仅能耗高，而且容易产生二次污染。

随着水处理技术研究不断发展，高级氧化技术进入了人们的视线，并在多种高浓度难降解有机废水中得以应用。电化学技术因能够清洁高效的降解有机污染物而受到科研学者的广泛关注。电催化反应机理主要涉及传质和自由基生成的过程。目前，如何提高水传质速率，降低反应能耗成为电催化废水高效处理的关键问题。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型提供一种电催化高效净水反应装置，通过所述装置的结构设计，可以提高提高水传质速率，提高电催化效率，降低能耗和运行成本。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种电催化高效净水反应装置，所述装置包括过滤器和至少一个电催化反应器，其中，所述过滤器包括废水进液口、包含过滤材料的过滤腔室和出液口；所述电催化反应器包括反应器腔体、分别设置在所述反应腔体两侧的入水口和净水出水口以及电催化反应构件；所述电催化反应构件包括设置在反应腔体内部的若干组电极板组件，以及带动电极板组件摆动的传动机构和与传动机构相连接的驱动器；所述驱动器为往复式转动机，其输出轴与所述传动机构连接；每组所述电极板组件均包括多个交替设置的阳极板和阴极板；所述电催化反应器的入水口与所述过滤器的出液口相连通。

进一步，每组所述电极板组件的所述多个交替设置的阳极板和阴极板中的每一个阳极板和阴极板均设置在各自的转轴上，所述各自的转轴的轴线位于同一平面内，且各自的转轴带动阳极板和阴极板同步转动，转动角度为0-90°之间。

进一步，所述传动机构包括设置在每组所述电极板组件的各个转轴上的链轮以及连接每组各链轮的链条；其中每组所述电极板组件相对应的一个转轴上还设置有齿轮；并设置一个齿条与各组转轴上的齿轮啮合连接，所述齿条与驱动器可传动连接。

进一步，所述阳极板表面具有Zr、SnO2-Sb、Ti4O8或羟基多壁碳纳米管掺杂PbO2涂层；所述阴极板为Ti基板或不锈钢板。

进一步，所述转轴的两端通过轴承安装在反应腔体相对的两侧壁上；所述传动机构设置在反应腔体内部。

进一步，所述转轴的一端通过第一轴承安装在反应腔体的一侧壁上，另一端穿过反应腔体的相对应的另一侧壁并延伸至反应腔体外部，其中转轴与另一侧壁相交处采用第二轴承支撑连接；所述传动机构的链轮、链条以及齿轮和齿条均设置在反应腔体外部的转轴上。

进一步，所述阳极板与阴极板通过各自的转轴与外部直流电源电连接，且所述转轴与链轮、齿轮及反应腔体侧壁均电绝缘。

进一步，所述阳极板与阴极板通过各自的导线并汇总后与外部直流电源连接，并且所述阳极板和阴极板与各自的转轴均电绝缘。

进一步，所述电极板组件为两组，所述电催化反应器为1个。

进一步，所述电催化反应器为2个以上，且在过滤器出液口后串联和/或并联排布。

进一步，所述电催化反应器顶部敞开,不需要设置排气孔。

本实用新型采用Zr、SnO2-Sb、Ti4O8、羟基多壁碳纳米管掺杂PbO2电极为阳极，Ti基板和不锈钢板为阴极，掺杂电极材料有效地提高了极板上自由基产生量，同时电极组的上下往复式转动加速了反应器中水体流动，可有效减小传质阻力，进而提高电催化效率，降低能耗，减小运营成本，同时掺杂电极板具有更长的使用寿命，提高废水处理效果。

过滤器能有效的去除水体中固体颗粒物，避免了颗粒物在电极板上的沉积所造成的能耗升高，电极使用寿命缩短的不利影响。

由于本实用新型电极板可绕转轴做周期性转动，使进水能够在电催化设备中有效搅拌，电极板转动时加速了水体流动，提高催化效率，同时电极板转动能有效避免电极板表面颗粒物沉积，增加电极使用寿命。电极板在转动时，处于水平位置时极板间距最大，随着电极偏离角度增加，极板间距逐渐减小，这可有限提高电催化降解效率。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本实用新型采用Zr、SnO2-Sb、Ti4O8、羟基多壁碳纳米管掺杂PbO2电极为阳极，Ti基板和不锈钢板为阴极，掺杂电极材料有效地提高了极板上自由基产生量，同时电极组的上下往复式转动加速了反应器中水体流动，可有效减小传质阻力，进而提高电催化效率，降低能耗，减小运营成本，同时掺杂电极板具有更长的使用寿命，提高废水处理效果。

过滤器能有效的去除水体中固体颗粒物，避免了颗粒物在电极板上的沉积所造成的能耗升高，电极使用寿命缩短的不利影响。

由于本实用新型电极板可绕转轴做周期性转动，使进水能够在电催化设备中有效搅拌，电极板转动时加速了水体流动，这可有效促进电荷传递，提高催化效率，同时电极板转动能有效避免电极板表面颗粒物沉积，增加电极使用寿命。电极板在转动时，处于水平位置时极板间距最大，随着电极偏离角度增加，极板间距逐渐减小，这可有效提高电催化降解效率。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型实施例电催化高效净水反应装置的结构示意图；

图2为本实用新型实施例各转轴通过链条链轮连接结构示意图；

图3为本实用新型实施例带有齿轮的转轴与齿条配合连接的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的实施例，提出一种电催化高效净水反应装置，参考图1-3，所述装置包括过滤器4和1个电催化反应器5，其中，所述过滤器4包括废水进液口1、包含过滤材料的过滤腔室和出液口2；所述电催化反应器5包括反应器腔体、分别设置在所述反应腔体两侧的入水口和净水出水口3以及电催化反应构件；所述电催化反应构件包括设置在反应腔体内部的2组电极板组件，以及带动电极板组件摆动的传动机构和与传动机构相连接的驱动器；所述驱动器为往复式转动机9，其输出轴与所述传动机构连接；每组所述电极板组件均包括多个交替设置的阳极板10和阴极板11；所述电催化反应器5的入水口与所述过滤器的出液口2相连通。

每组所述电极板组件的所述多个交替设置的阳极板和阴极板中的每一个阳极板和阴极板均设置在各自的转轴6上，所述各自的转轴6的轴线位于同一平面内，且各自的转轴可带动阳极板10和阴极板11同步转动，转动角度为0-90°之间；所述转轴6的两端通过轴承安装在反应腔体相对的两侧壁上。

所述传动机构设置在反应腔体内部，包括设置在每组所述电极板组件的各个转轴上的链轮7以及连接每组各链轮的链条12；其中每组所述电极板组件相对应的一个转轴上还设置有齿轮13；并设置一个齿条8与各组转轴上的齿轮13啮合连接，所述齿条8与驱动器可传动连接。

本实施例中，所述阳极板表面具有SnO2-Sb掺杂PbO2涂层；所述阴极板为Ti基板。所述阳极板与阴极板通过各自的转轴与外部直流电源电连接，且所述转轴与链轮、齿轮及反应腔体侧壁均电绝缘。

本实用新型使用时，废水在泵的带动下经过滤器进液口进入过滤器，在过滤器中固体颗粒与水草等杂质得到有效去除，亲水性有机物和水中的无机盐随着滤液由过滤器出口进入电催化反应器，电极板在外接转动机的带动下做上下周期性转动，使电催化反应器中的废水得到充分搅拌，阳极板和阴极板与外部稳定直流电源正负极相连，在通电情况下实现了有机污染物矿化的过程，使用时可根据实际情况灵活调整往复式转动机转动速率，直流电流密度，电机组数量和电催化反应器串联或并联数量。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。