光电化学电解设备及用于该光电化学电解设备的电极板的制作方法_3

文档序号:9538442阅读:来源:国知局
Ti化中的两种或 两种W上氧化物组成的复合涂层;金属氧化物涂层也可为含有Ir化的多元氧化物涂层,此 多元氧化物涂层为Ir〇2-Ti〇2二元氧化物涂层、IrO厂Ti〇2-Sn〇2S元氧化物涂层、IrO厂Sn〇2 二元氧化物涂层、Ir〇2-Ta2〇2二元氧化物涂层中的一种。
[0041] 本发明的电极板4,其上同时赋予电催化活性的阳极区域和光催化活性的阴极区 域,则此电极板与紫外灯管配合使用时用于处理污水时能够实现将光化学氧化技术、光催 化氧化技术和电催化氧化技术于一体,并使之形成协同效应,对污水的降解过程快速,并高 效;同时,在使用时,可使电子可W直接通过电极板本体传导,无需通过外部导线传输,降低 了电子传输过程的电阻,即光生"电子-空穴"对的分离更为顺杨,光生"电子-空穴"对的 分离效果越好,生成强氧化性的径基自由基的能力越强。
[0042] 本发明中,此电极板本体为多孔结构,优选的是采用网孔板,利用电极板4的网孔 可供污水穿过电极板4,运样,一方面可使污水与电极板得到有效接触,且污水与电极板的 有效接触程序越高,污水被降解的效率则越高;另一方面能保证污水的顺利流通。
[0043] 本发明中,此网孔板上设置有若干个圆形穿孔41,利用此圆形穿孔41可供紫外灯 管的安装,实现紫外灯管与电极板的串接配合,且紫外灯管与电极板的串接配合可使电极 板4的正反面均能被紫外光福照,光催化氧化的效果较佳。 W44] 本发明的光电化学电解设备,如图1-4所示,包括电解槽1、石英管2、紫外灯3和 电极板4,其中:
[0045] 电解槽1上设有置有污水进口和处理水出口,此电解槽1的优选结构是:该电解槽 1呈方形结构,电解槽呈其上下两端为敞开状的中空结构,电解槽1的上端端面锁固密封电 解槽1上端开口的上密封盖5,上密封盖5通过螺栓51与螺母52的配合与电解槽1可拆 卸锁固在一起,即电解槽1的上端端部周沿凸设有与上密封盖5的外周沿相叠配合的上安 装环11,此上安装环11与上密封盖5通过此螺栓51与螺母52的配合锁固在一起;该电解 槽1的下端端面锁固有密封电解槽1下端开口的下密封盖6,下密封盖6通过螺栓61与螺 母62的配合与电解槽1可拆卸锁固在一起,即电解槽1的下端端部周沿凸设有与下密封盖 6的外周沿相叠配合的下安装环12,此下安装环12与下密封盖6通过此螺栓61与螺母62 的配合锁固在一起;该上密封盖5的上表面上固定竖立有与电解槽1的中空腔室相通的出 水管53,此出水管53即为处理水出口,该下密封盖6的下底面固定竖立有与电解槽1的中 空腔室相通的进水管63,此进水管63即为污水进口。
[0046] 该石英管2和紫外灯3均设置有若干,各石英管2与各紫外灯3-一对应设置,紫 外灯3竖立于该石英管2内,所述的电极板4采用的是本【具体实施方式】中所描述的用于光 电化学电解设备的电极板,在此不再累述,该电极板4设置有若干片,各电极板4平放设置, 并呈由上而下间隔排列,而且,上下设置的两电极板4中处于上方的电极板4的阳极部4a 与处于下方的电极板4的阴极部4b呈上下相对设置,两电极板4的两阳极部4a呈上下错 位设置,两阴极部4b相应也呈上下错位设置。
[0047] 两电极板4之间设有绝缘间隔件7,优选的是:绝缘间隔件7呈中空圆柱状结构, 绝缘间隔件7竖立设置,通过绝缘间隔件7使各电极板间隔分开,绝缘间隔件7的上下两端 端部外侧壁分别向外凸设有闭环形支撑环71,利用此支撑环71可方便电极板4的放置安 装,各电极板4通过绝缘支撑杆8串接在一起,即,绝缘支撑杆8穿过各绝缘间隔件7,并与 绝缘支撑杆8与电极板4套紧配合,电极板4上开设有供绝缘支撑杆8紧配合穿过的穿孔 42,利用绝缘支撑杆8与电极板4的套紧配合可实现各电极板4的固定安装。
[0048] 每一石英管2均穿过各电极板4,且石英管2的下端端部与下密封盖6相抵靠配 合,石英管2的上端端部紧配合穿过上密封盖5外,且石英管2与上密封盖5之间通过嵌装 在石英管2外的密封套21进行密封配合,具体的是:上密封盖5上开设有供密封套21穿过 的安装孔,密封套21嵌装于此安装孔内,且密封套2的外侧壁凹设有供安装孔的孔沿紧密 伸入于内的安装凹槽,利用安装凹槽与安装孔孔沿的配合可实现石英管2与上密封盖5的 密封配合,该紫外灯3上连接有伸出石英管2的导线100,各紫外灯3的导线100与外界电 源电连接。
[0049] 本发明的光电化学电解设备,其工作机理是:
[0050] 电极板4的阴极部4b的二氧化铁层受紫外光照激发,得到光生电子e-和光生空 穴h+,反应方程如下,
[0051]
(1)
[0052] 电极板4的阳极部4a通电析出氧气后,氧气上浮必然与阳极部4a上方的阴极部 4b接触。在阴极表面捕获光生电子,生成超氧离子化,反应方程如下,
[0053] 〇2+e- 02 似
[0054] 超氧离子〇2进一步与氨离子反应,生产双氧水,反应方程如下, 阳化5] 〇2巧H+一 H 2〇2 做
[0056] 双氧水被紫外线照射后生成氧化性能更强的径基自由基(.OH),反应方程如下,
[0057] 稱
[0058] 光生电子被氧捕获后,有效抑制了光生"电子-空穴"对的复合。光生空穴与氨氧 根离子反应,生成强氧化性的径基自由基,反应方程如下,
[0059] OH+h"= ? OH (5)
[0060] 上述方程式(1)、(5)是光催化过程;方程(2) (3)是光催化与电催化的协同作用过 程;方程(4)是光化学反应与光催化和电催化=者协同的具体表现,由此可知,本发明的 电解设备可实现光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术集成于一体,且=者 之间进行协同作用。
[0061] 本发明的光电化学电解设备,具有如下有益效果:
[0062] (1)、可将光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术集成于一体,并可 使阳极析氧副反应转化为有效反应,克服电催化氧化或光催化氧化单一技术存在的缺点, 并形成优势互补,使光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术的协同效用作用 佳,从而使污水的整一降解过程迅速,高效;
[0063] (2)石英管2贯穿各电极板4,则各电极板4的正反面均能被紫外光福照,光催化 氧化的效果较佳;
[0064] (3)各电极板4之间的距离可任意调节,即上下阴阳极之间的距离能够任意调节, 运样,可通过减小两电极之间的距离来有效降低电解槽的槽压(因阴、阳极之间的距离越 小,处于阴阳极之间的污水的欧姆将越低,则在相同电流密度下工作,槽压越低),能耗小, 节能;并可根据实际情况有效地调整电极板的数量,W满足实际情况中不同污水处理场 合的需要;适应性强; W65] (4)电极板上同时赋予电催化活性的阳极区域和光催化活性的阴极区域,使电子 可W直接通过电极板传导,无需通过外部导线传输,降低了电子传输过程的电阻,即光生 "电子-空穴"对的分离更为顺杨,光生"电子-空穴"对的分离效果越好,生成强氧化性的 径基自由基的能力越强。
[006
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