一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置和方法

本发明涉及化学，特别涉及一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置和方法。

背景技术：

1、电芬顿技术（ef）是一种间接电催化氧化技术，通过连接外部电源从阴阳极产生h2o2和fe2+，发生芬顿反应生成·oh对水中污染物进行降解。但ef存在一系列问题，首先同一电极很难一步还原氧气获得·oh，其次·oh存在时间极短，fe2+再生困难，以及h2o2副反应众多等。

2、一种由改性生物炭修饰阴极（ac-ep）和打孔不锈钢电极（ep）组成的绿色电芬顿系统，可实现fe2+快速再生、高效h2o2电化学活化，体系降解环境中持续性有机污染物抗生素显著高于传统fenton和ef。

3、公告号为cn110589994b的中国发明专利公开了一种生活污水处理设备及其生活污水处理设备的处理方法：包括有溶料腔、电解腔、降解箱、电解沉降装置、生物降解槽结构、厌氧微生物，厌氧微生物降解污水中的有机污染物。该发明通过化学药品除去生活污水中绝大部分重金属离子，同时增强电解腔中的电解反应，使得生活污水在电解腔中电解沉降更彻底，使生活污水的净化更彻底。但是该装置无法对电极板板进行清理，会影响使用效果，故本发明提供了一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，以及通过该修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，降解有机污染物的方法。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术上的缺陷，提供一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，以及通过该装置降解有机污染物的方法，克服现有技术中的问题。

2、本发明采用的技术方案为：一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，包括防护机构，防护机构包括壳体，壳体的两端分别安装有前过滤网、后过滤网，壳体内设置有打孔不锈钢电极、ac-ep、导流组件、清洁机构，导流组件用于引导水流由前过滤网流向后过滤网，导流组件设置在靠近前过滤网的一端，清洁机构设置在靠近后过滤网的一端，所述清洁机构与配合组件连接，清洁机构有两个，两个清洁机构分别通过一个配合组件对打孔不锈钢电极或ac-ep进行清洁。

3、进一步地，所述清洁机构包括固定安装在壳体上的固定滑杆，固定滑杆有两个，每个固定滑杆上滑动安装有一个升降座，每个固定滑杆上套设有一个重力弹簧，重力弹簧的第一端与壳体连接，重力弹簧的第二端与升降座连接，两个升降座之间滑动安装有固定板。

4、进一步地，所述固定板与转轴转动连接，转轴上固定安装有齿轮三，齿轮三与齿条相互啮合，齿条固定安装在滑板上，滑板滑动安装在固定板上。

5、进一步地，所述滑板上固定安装有安装板一，所述安装板一上设置有凹槽，凹槽位于安装板一的中心，凹槽与插销的第一端配合，非工作状态下，插销的第一端与安装板一贴合，插销插装在转动座、定位滑块中。

6、进一步地，所述固定板与定位滑块转动连接，插销上套设有触发弹簧，非工作状态下，触发弹簧的第一端与固定板接触，触发弹簧的第二端与插销连接。

7、进一步地，所述定位滑块与转动座滑动连接，定位滑块与压缩弹簧的第一端连接，压缩弹簧的第二端与转动座连接，压缩弹簧始终处于压缩状态，转动座转动安装在壳体上。

8、进一步地，所述转轴上固定安装有安装板二，所述安装板一、安装板二与配合组件连接。

9、进一步地，所述配合组件为带杆插板、带孔插板，带杆插板、带孔插板与打孔不锈钢电极配合，所述带杆插板与安装板一可拆卸安装，所述带孔插板与安装板二可拆卸安装，所述带杆插板上均匀设置有多个插杆，插杆的直径小于打孔不锈钢电极上的网孔的直径，插杆与带孔插板上的网孔位置对应，尺寸匹配，带杆插板、带孔插板的大小与打孔不锈钢电极匹配。

10、进一步地，所述配合组件为两个平板，平板与ac-ep配合，其中一个平板与安装板一可拆卸安装，另一个平板与安装板二可拆卸安装，所述平板的尺寸与打孔不锈钢电极匹配。

11、修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的方法，包括如下具体步骤：步骤一：制备ac-ep：以120目不锈钢网作为生物炭电极基材，将聚偏二氟乙烯粉末（pvdf）与n-n-二甲基乙酰胺（dmac）按质量比1：20混合制得胶体作为交联剂；将生物炭破碎至粉末状并以80目筛网筛分，筛选后的生物炭材料（bc）与交联剂按质量比1：8进行混合搅拌，使电极浆液混合均匀；将电极浆液均匀涂覆至不锈钢网并放入烘箱中于105℃干燥12h，中途6h翻面补充电极浆液，完成后，使用超纯水对电极表面进行洗涤，并至于烘箱中于105℃下干燥1h；步骤二：将修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置放入到需要处理的液体容器中，使用ac-ep为阴极，打孔不锈钢电极为阳极；步骤三：使用外部直流电源提供电场并调节电流密度，电流密度为20ma/cm2；步骤四：投加50mmna2so4作为电解质，通过电解质调节溶液电导率，降低溶液内阻；步骤五：通电前曝气十分钟，同时全程曝气以增加水中的氧浓度，进行时长为30min的降解。

12、本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明在降解过程中，通过启动导流电机驱动叶轮转动，使液体从前过滤网处进入壳体中，由后过滤网流出，提供水流动力，并通过前过滤网过滤掉水中的杂质，以免损坏设备；（2）本发明通过移动的固定板带动滑板、安装板一、转轴、安装板二、带杆插板、带孔插板移动，通过带杆插板上的插杆在打孔不锈钢电极的网孔中晃动，同时带杆插板、带孔插板与打孔不锈钢电极的表面发生摩擦，对打孔不锈钢电极进行清洁；（3）非工作状态时，本发明中的插销的第一端位于安装板一的凹槽中与安装板一贴合，安装板一会顶住插销，使触发弹簧保持压缩状态，以此锁定安装板一的位置，进而锁定滑板、固定板、带杆插板的位置，使液压缸启动后，带杆插板上的插杆可以顺利插入打孔不锈钢电极的网孔中央，实用性好。

技术特征：

1.一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，包括防护机构（1），防护机构（1）包括壳体（104），壳体（104）的两端分别安装有前过滤网（101）、后过滤网（105），壳体（104）内设置有打孔不锈钢电极（3）、ac-ep（4）、导流组件、清洁机构（2），导流组件用于引导水流由前过滤网（101）流向后过滤网（105），导流组件设置在靠近前过滤网（101）的一端，清洁机构（2）设置在靠近后过滤网（105）的一端，其特征在于：所述清洁机构（2）与配合组件连接，清洁机构（2）有两个，两个清洁机构（2）分别通过一个配合组件对打孔不锈钢电极（3）或ac-ep（4）进行清洁。

2.根据权利要求1所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述清洁机构（2）包括固定安装在壳体（104）上的固定滑杆（203），固定滑杆（203）有两个，每个固定滑杆（203）上滑动安装有一个升降座（204），每个固定滑杆（203）上套设有一个重力弹簧（202），重力弹簧（202）的第一端与壳体（104）连接，重力弹簧（202）的第二端与升降座（204）连接，两个升降座（204）之间滑动安装有固定板（201）。

3.根据权利要求2所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述固定板（201）与转轴（219）转动连接，转轴（219）上固定安装有齿轮三（217），齿轮三（217）与齿条（215）相互啮合，齿条（215）固定安装在滑板（214）上，滑板（214）滑动安装在固定板（201）上。

4.根据权利要求3所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述滑板（214）上固定安装有安装板一（216），所述安装板一（216）上设置有凹槽，凹槽位于安装板一（216）的中心，凹槽与插销（209）的第一端配合，非工作状态下，插销（209）的第一端与安装板一（216）贴合，插销（209）插装在转动座（208）、定位滑块（210）中。

5.根据权利要求4所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述固定板（201）与定位滑块（210）转动连接，插销（209）上套设有触发弹簧（212），非工作状态下，触发弹簧（212）的第一端与固定板（201）接触，触发弹簧（212）的第二端与插销（209）连接。

6.根据权利要求5所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述定位滑块（210）与转动座（208）滑动连接，定位滑块（210）与压缩弹簧（211）的第一端连接，压缩弹簧（211）的第二端与转动座（208）连接，压缩弹簧（211）始终处于压缩状态，转动座（208）转动安装在壳体（104）上。

7.根据权利要求6所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述转轴（219）上固定安装有安装板二（218），所述安装板一（216）、安装板二（218）与配合组件连接。

8.权利要求7所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述配合组件为带杆插板（5）、带孔插板（6），带杆插板（5）、带孔插板（6）与打孔不锈钢电极（3）配合，所述带杆插板（5）与安装板一（216）可拆卸安装，所述带孔插板（6）与安装板二（218）可拆卸安装，所述带杆插板（5）上均匀设置有多个插杆，插杆的直径小于打孔不锈钢电极（3）上的网孔的直径，插杆与带孔插板（6）上的网孔位置对应，尺寸匹配，带杆插板（5）、带孔插板（6）的大小与打孔不锈钢电极（3）匹配。

9.根据权利要求7所述的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置，其特征在于：所述配合组件为两个平板（7），平板（7）与ac-ep（4）配合，其中一个平板（7）与安装板一（216）可拆卸安装，另一个平板（7）与安装板二（218）可拆卸安装，所述平板（7）的尺寸与打孔不锈钢电极（3）匹配。

10.根据权利要求1-9任一项所述的修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的方法，其特征在于：包括如下具体步骤：

技术总结
本发明公开的一种修饰阴极绿色电芬顿降解有机污染物的装置和方法，涉及化学技术领域，使用AC‑EP为阴极，打孔不锈钢电极为阳极，用外部直流电源提供电场并调节电流密度，通过电解质调节溶液电导率，降低溶液内阻，进行降解；通过导流组件提供水流动力，前后过滤网过滤掉水中的杂质，通过清洁机构、配合组件对多次降解后的打孔不锈钢电极、AC‑EP进行清洁。

技术研发人员：赵洁妤,张继业,安郅加,梁雅洁,裴培
受保护的技术使用者：河北环境工程学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15