专利名称：活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器的制作方法
活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器
技术领域：
本发明涉及一种染料工业废水和印染废水处理器，尤其涉及一种活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器。
背景技术：
我国是染料生产和应用(包括纺织印染)大国，现生产的染料约五百种以上，各大类别的染料都有生产，年产量达4万吨，占世界总产量的45%。每生产1吨染料，将有2% 的产品随废水流失。印染废水是纺织工业污染的重要来源，染色过程中约有10%的染料因未上染而随废水流失，我国纺织印染行业废水排放量约300 400X106m3/d。含染料废水的脱色处理一直是一个长期困扰学术界和工业界的难题。电化学法是一种环境友好的、清洁的水处理技术，具有多项优势。电化学脱色是一个有竞争力的发展方向，活性炭纤维也是一种有应用前景的新型三维电极材料。传统的废水治理，是在隔膜槽中利用阳极电生成ClO-与阴极电生成H2O2两种氧化剂的成对电氧化法降解甲醛、苯酚废水。中科院生态环境中心王爱民等采用上述成对电氧化技术降解偶氮染料酸性红B，取得了很好的效果。在活性炭纤维(ACF)电极处理含染料废水的研究方面，国内外主要是上海交通大学贾金平、中科院生态环境中心王子健、北京科技大学林海几个课题组有报道，他们是以ACF+Fe为复合阳极并采用无隔膜电解槽，其主要通过电絮凝作用实现废水的治理。现有技术和方法没有真正发挥ACF电极本身的独特作用， 只利用了单一工作电极(阳极或阴极)对染料进行降解(氧化或还原)处理，辅助电极并未直接发挥脱色作用。
发明内容本发明要解决的技术问题，在于提供一种活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，解决了染料工业废水和印染废水的高效低耗脱色处理问题。本发明是这样实现的一种活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，包括一第一绝缘板，所述第一绝缘板内侧依次经由螺栓固定连接有第一电极垫片、第一活性炭纤维端电极、第一电极室、活性炭纤维共电极、第二电极室、第二活性炭纤维端电极、 第二电极垫片、第二绝缘板；所述的第一电极室与第二电极室两侧均设置有密封圈；其中所述活性炭纤维共电极包括带有电极极耳的第一不锈钢馈电电极以及面积小于该不锈钢馈电电极的第一、第二活性炭纤维电极，所述第一不锈钢馈电电极的周边设置有复数个螺孔，所述的第一、第二活性炭纤维电极分别设于第一不锈钢馈电电极的两侧；所述第一活性炭纤维端电极包括带有电极极耳的第二不锈钢馈电电极以及面积小于该不锈钢馈电电极的第三活性炭纤维电极，所述第二不锈钢馈电电极的周边设置有复数个螺孔，所述第三活性炭纤维电极设于第二不锈钢馈电电极的右侧；所述第二活性炭纤维端电极包括带有电极极耳的第三不锈钢馈电电极以及面积小于该不锈钢馈电电极的第四活性炭纤维电极，所述第三不锈钢馈电电极的周边设置有复数个螺孔，所述第四活性炭纤维电极设于第三不锈钢馈电电极的左侧；所述的第一电极室与第二电极室的上部均设有出水管且其下部设有进水管；所述的第一电极室与第二电极室的周边设置有复数个螺孔且其中间是为性炭纤维电极提供电解反应区的冲孔；所述第一活性炭纤维端电极右侧的第三活性炭纤维电极与所述活性炭纤维共电极的第一活性炭纤维电极密封安装于所述第一电极室反应区的第一冲孔中； 所述第二活性炭纤维端电极左侧的第四活性炭纤维电极与所述活性炭纤维共电极的第二活性炭纤维电极密封安装于所述第二电极室反应区的第二冲孔中。本发明具有如下优点本发明将第一活性炭纤维端电极右侧的第三活性炭纤维电极与活性炭纤维共电极左侧的第一活性炭纤维电极密封安装于所述第一电极室反应区的第一冲孔中，将第二活性炭纤维端电极左侧的第四活性炭纤维电极与活性炭纤维共电极右侧的第二活性炭纤维电极密封安装于所述第二电极室反应区的第二冲孔中，使其活性炭纤维电极在无隔膜的情况下成对直接进行电氧化和电还原作用来电解脱色，提高电流效率和脱色效率，降低电耗，从而解决染料工业废水和印染废水的高效低耗脱色处理问题。
图1为本发明反应器的示意图。图2A为本发明第一电极室的正视结构示意图。图2B为本发明第一电极室的左视结构示意图。图3A为本发明活性炭纤维共电极的正视结构示意图。图3B为本发明活性炭纤维共电极的左视结构示意图。图4A为本发明第一活性炭纤维端电极的正视结构示意图。图4B为本发明第一活性炭纤维端电极的左视结构示意图。图5A为本发明第二活性炭纤维端电极的正视结构示意图。图5B为本发明第二活性炭纤维端电极的右视结构示意图。图6为本发明第一活性炭纤维端电极、第一电极室、活性炭纤维共电极、第二电极室、第二活性炭纤维端电极、密封圈组装在一起的结构示意图。
具体实施方式请参阅图1所示，一种活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器， 包括一第一绝缘板1，所述第一绝缘板1内侧依次经由螺栓2固定连接有第一电极垫片3、 第一活性炭纤维端电极4、第一电极室5、活性炭纤维共电极6、第二电极室7、第二活性炭纤维端电极8、第二电极垫片9、第二绝缘板10 ；所述的第一电极室5与第二电极室7两侧均设置有密封圈11 ；所述第一电极室5与第二电极室7的上部均设有出水管(51、71)且其下部设有进水管(52、72)。如图2A和图2B所示，所述的第一电极室5的上部设有出水管51且其下部设有进水管52 ；所述的第一电极室5周边设置有复数个螺孔53且其中间是为性炭纤维电极提供电解反应区的第一冲孔54，其中所述第二电极室7(未图示)的结构和第一电极室5的结构一样。如图3A和图3B所示，所述活性炭纤维共电极6包括带有电极极耳61的第一不锈钢馈电电极62以及面积小于该不锈钢馈电电极62的第一、第二活性炭纤维电极(63、64)，所述第一不锈钢馈电电极62的周边设置有复数个螺孔65，所述的第一、第二活性炭纤维电极(63、64)分别设于第一不锈钢馈电电极62的两侧；其中活性炭纤维共电极6的第一不锈钢馈电电极62为活性炭纤维共电极6提供电流；其电极极耳接外部稳流电源；其第一活性炭纤维电极63是安装所述第一电极室5反应区的冲孔54中；其第二活性炭纤维电极64是安装所述第二电极室7反应区的冲孔54中；活性炭纤维电极(63、64)其依极性起到电氧化或电还原作用。如图4A和图4B所示，所述第一活性炭纤维端电极4包括带有电极极耳41的第二不锈钢馈电电极42以及面积小于该不锈钢馈电电极42的第三活性炭纤维电极43，所述第二不锈钢馈电电极42的周边设置有复数个螺孔44，所述第三活性炭纤维电极43设于第二不锈钢馈电电极42的右侧；其中第一活性炭纤维端电极4的第二不锈钢馈电电极42为第一活性炭纤维端电极4提供电流；其第三活性炭纤维电极43是安装所述第一电极室5反应区的第一冲孔54中，其依极性起到电氧化或电还原作用。如图5A和图5B所示，所述第二活性炭纤维端电极8包括带有电极极耳81的第三不锈钢馈电电极82以及面积小于该不锈钢馈电电极82的第四活性炭纤维电极83，所述第三不锈钢馈电电极82的周边设置有复数个螺孔84，所述第四活性炭纤维电极83设于第三不锈钢馈电电极82的左侧；其中第二活性炭纤维端电极8的第三不锈钢馈电电极82为第二活性炭纤维端电极8提供电流；其第四活性炭纤维电极83是安装所述第二电极室7反应区的第二冲孔73中，其依极性起到电氧化或电还原作用。如图6所示，所述第一活性炭纤维端电极4右侧的第三活性炭纤维电极43与所述活性炭纤维共电极6的第一活性炭纤维电极63密封安装于所述第一电极室5反应区的冲孔54中；所述第二活性炭纤维端电极8左侧的第四活性炭纤维电极83与所述活性炭纤维共电极6的第二活性炭纤维电极64密封安装于所述第二电极室7反应区的第二冲孔73中； 这样使第一活性炭纤维电极63和第三活性炭纤维电极43在无隔膜的情况下，在第一电极室5反应区中进行电解，使第二活性炭纤维电极64和第四活性炭纤维电极83在无隔膜的情况下，在第二电极室7反应区中进行电解，这样形成两个相互独立的电化学体系或极室， 并且染料分别在活性炭纤维电极阴极和活性炭纤维电极阳极上进行直接电还原和电氧化降解，提高电流效率和脱色效率，降低电耗。其中绝缘板1起保护该反应器作用；第一电极垫片3和第二电极垫片9起到保护不锈钢馈电电极42、不锈钢馈电电极 82且是该反应器更加密封。密封圈11起防止电极室(5、7)中染料溶液的渗漏(溶液渗漏则必然会造成漏电流)。其工作原理是外部稳流电源的正负极按单一方向依次交替连接到第一活性炭纤维端电极4端电极、第二活性炭纤维端电极8以及活性炭纤维共电极6的电极极耳上，为反应器提供直流电。根据处理规模的不同，该反应器的电极室和活性炭纤维共电极可以相应地增加或减少；通过第一电极室5和第二电极室7的进水管口(52、72)引入待处理的废水， 打开稳流电源，根据不同类型的染料废水，控制电流密度的操作范围，第一活性炭纤维电极 63和第三活性炭纤维电极43在无隔膜的情况下，在第一电极室5反应区中进行电解；第二活性炭纤维电极64和第四活性炭纤维电极83在无隔膜的情况下，在第二电极室7反应区中进行电解，这样形成两个相互独立的电化学体系或极室，并且染料废水分别在活性炭纤维电极阴极和活性炭纤维电极阳极上进行直接电还原和电氧化降解，处理后的水经第一电极室5、第二电极室7的出水管口(51、71)排出。 以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
权利要求
1.一种活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，其特征在于包括一第一绝缘板，所述第一绝缘板内侧依次经由螺栓固定连接有第一电极垫片、第一活性炭纤维端电极、第一电极室、活性炭纤维共电极、第二电极室、第二活性炭纤维端电极、第二电极垫片、第二绝缘板；所述的第一电极室与第二电极室两侧均设置有密封圈。
2.根据权利要求1所述的活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，其特征在于所述活性炭纤维共电极包括带有电极极耳的第一不锈钢馈电电极以及面积小于该不锈钢馈电电极的第一、第二活性炭纤维电极，所述第一不锈钢馈电电极的周边设置有复数个螺孔，所述的第一、第二活性炭纤维电极分别设于第一不锈钢馈电电极的两侧。
3.根据权利要求1所述的活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，其特征在于所述第一活性炭纤维端电极包括带有电极极耳的第二不锈钢馈电电极以及面积小于该不锈钢馈电电极的第三活性炭纤维电极，所述第二不锈钢馈电电极的周边设置有复数个螺孔，所述第三活性炭纤维电极设于第二不锈钢馈电电极的右侧。
4.根据权利要求1所述的活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，其特征在于所述第二活性炭纤维端电极包括带有电极极耳的第三不锈钢馈电电极以及面积小于该不锈钢馈电电极的第四活性炭纤维电极，所述第三不锈钢馈电电极的周边设置有复数个螺孔，所述第四活性炭纤维电极设于第三不锈钢馈电电极的左侧。
5.根据权利要求1所述的活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，其特征在于所述的第一电极室与第二电极室的上部均设有出水管且其下部设有进水管；所述的第一电极室与第二电极室的周边设置有复数个螺孔且其中间是为性炭纤维电极提供电解反应区的冲孔。
6.根据权利要求1至5所述的活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，其特征在于所述第一活性炭纤维端电极右侧的第三活性炭纤维电极与所述活性炭纤维共电极的第一活性炭纤维电极密封安装于所述第一电极室反应区的第一冲孔中；所述第二活性炭纤维端电极左侧的第四活性炭纤维电极与所述活性炭纤维共电极的第二活性炭纤维电极密封安装于所述第二电极室反应区的第二冲孔中。
全文摘要
本发明提供一种活性炭纤维电极的无隔膜成对直接电氧化电还原反应器，包括一第一绝缘板，所述第一绝缘板内侧依次经由螺栓固定连接有第一电极垫片、第一活性炭纤维端电极、第一电极室、活性炭纤维共电极、第二电极室、第二活性炭纤维端电极、第二电极垫片、第二绝缘板；所述的第一电极室与第二电极室两侧均设置有密封圈。本发明利用第一活性炭纤维端电极、活性炭纤维共电极以及第二活性炭纤维端电极的活性炭纤维电极相互间产生直接电氧化和电还原作用来电解脱色，提高电流效率和脱色效率，降低电耗，从而解决染料工业废水和印染废水的高效低耗脱色处理问题。
文档编号C02F1/461GK102219287SQ201110078600
公开日2011年10月19日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者杨卫身 申请人:福建工程学院