專利名稱：：高效電化學(xué)反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實(shí)用新型屬于環(huán)保污水處理領(lǐng)域，更具體地，涉及電化學(xué)處理法中所用的電化學(xué)反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
：電化學(xué)在水處理中主要起的反應(yīng)有氧化、還原、間接氧化、間接還原、電絮凝、電氣浮、電芬頓效應(yīng)，其中對(duì)COD去除主要是電絮凝、氧化及芬頓效應(yīng)，一個(gè)好的反應(yīng)器設(shè)計(jì)，必須考慮到三個(gè)效應(yīng)反應(yīng)的充分性，這些反應(yīng)的充分性與反應(yīng)器的水流方式有著非常大的關(guān)聯(lián)?，F(xiàn)有的電化學(xué)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)主要有串聯(lián)式和并聯(lián)式兩種，參見圖1，圖2。其結(jié)構(gòu)都是將多塊極板平行排列在槽體中，通過布水管、集水管來控制水流方向，其流道設(shè)計(jì)都是一維接觸，也就是說水與極板是面與面一個(gè)方向接觸，接觸不均勻，不充分，進(jìn)而影響了前述幾個(gè)反應(yīng)的充分性。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理，反應(yīng)充分的電化學(xué)反應(yīng)器。在電化學(xué)反應(yīng)過程中，電極表面可以產(chǎn)生一些活性中間產(chǎn)物，如0H、0CL—、H202、03等，這些中間產(chǎn)物參與氧化污染物，使污染物降解去除。(1)產(chǎn)生羥基自由基('0H)。羥基的氧化電位2.82，高于氯、臭氧、雙氧水等其它強(qiáng)氧化性物質(zhì)，物理吸附態(tài)的"活潑氧"('OH)主要起電化學(xué)燃燒作用，使有機(jī)物完全氧化，這是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)過程。有機(jī)物濃度較高時(shí)發(fā)生的是直接電氧化，而在有機(jī)物濃度較低時(shí)，則發(fā)生的是與'0H的反應(yīng)，如下所示H20—0H+H++e有機(jī)物+'OH—產(chǎn)物2'OH—H20+l/202電化學(xué)氧化可以發(fā)生類芬頓(Fenton)反應(yīng)，產(chǎn)生'OH氧化有機(jī)污染物，有機(jī)物的電化學(xué)氧化是由以下的步驟組成(以甲苯的電化學(xué)氧化為例)02+2H++2e—H202Mox+e—MredMred+H202—Mox+0H+0H—甲苯+0H—苯甲醛，苯甲醇0H+Mred—Mox+0H—氧分子在陰極表面還原生成H202，H202與還原態(tài)金屬發(fā)生Fenton反應(yīng)生成'0H，降解有機(jī)物。(2)產(chǎn)生次氯酸根(0CL—)。電化學(xué)處理含氯有機(jī)廢水時(shí)有機(jī)物去除主要是通過間接過程實(shí)現(xiàn)的，即氯化物電化學(xué)氧化生成次氯酸鹽，次氯酸根再氧化降解有機(jī)物。在含氯溶液中，0CL—通過以下反應(yīng)實(shí)現(xiàn)2CL——CL2+2eCL2+H20—HOCL+HCLHOCL—H++0CL—明電解產(chǎn)生的氯氣/次氯酸鹽的間接氧化起主要作用。該方法已被有效應(yīng)用于印染廢水、甲醛廢水、垃圾滲濾液的處理。有氯離子存在情況下陽(yáng)極發(fā)生以下三個(gè)反應(yīng)HO——OH+eCL——CL+e2CL——CL2+2e同時(shí)發(fā)生以下反應(yīng)CL2+OH—HOCL+CL—CL2+2H20—H0CL+H30++CL—H0CL+H20—H30++0CL—這些具有氧化作用的含氯物質(zhì)('CL，CL2，0CL—等)與羥基自由基('0H)共同氧化降解有機(jī)污染物。(3)產(chǎn)生臭氧(03)。還有研究者認(rèn)為陽(yáng)極可產(chǎn)生03，從而氧化降解有機(jī)物，電化學(xué)方法可以在線產(chǎn)生03，它比空氣放電產(chǎn)生03要方便得多。03通過以下反應(yīng)產(chǎn)生的3H20—03(g)+6e+6H+02+H20—03(aq)+2e+2H+03具有很強(qiáng)的氧化能力，可以通過電化學(xué)過程在線產(chǎn)生03，用于水中污染物的氧化降解、殺菌消毒等。(4)產(chǎn)生過氧化氫(H202)。在前面沒已經(jīng)提到02在陰極得電子，發(fā)生還原反應(yīng)生成H202。其形成過程可能是吸附在陰極催化劑表面的02通過捕獲電子，形成過氧基離子02—，然后通過一系列反應(yīng)形成H202。02+e—02—02—+H+—H0202—+H02.—02+H02—2H02—H202+02H02—+H+—H202在上述知識(shí)前提下，發(fā)明人認(rèn)為，找出水流動(dòng)態(tài)與COD去除關(guān)聯(lián)的最佳模型與參數(shù)，是本實(shí)用新型的關(guān)鍵。在此基礎(chǔ)上，為完成發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是這樣的高效電化學(xué)反應(yīng)器，包括一密封的槽體，槽體內(nèi)平行排列有若干塊極板，其特征在于極板之間還設(shè)有攪拌槳葉，通過轉(zhuǎn)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型還可采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案每塊極板上均過水口；攪拌槳葉的長(zhǎng)度與極板高度之比為0.8-0.9;攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速為每分鐘70-80轉(zhuǎn)。本實(shí)用新型在傳統(tǒng)反應(yīng)器的基礎(chǔ)上增加了一個(gè)攪拌裝置，攪拌可以使參加反應(yīng)的物料混合均勻，強(qiáng)化相間反應(yīng)均勻，強(qiáng)化羥基氧化反應(yīng)，并能降低極板濃差，消除極板鈍化現(xiàn)象。同時(shí)，極板上的過水口使得水可以在極板間流動(dòng)，這樣，水與極板在X軸方向與Y軸、Z軸方向都有接觸，是三維的旋流式接觸，故能顯著提高處理效率。對(duì)有關(guān)反應(yīng)器液相流態(tài)特征的研究，對(duì)于更好地了解反應(yīng)器性能和進(jìn)行反應(yīng)器設(shè)計(jì)具有重要意義。發(fā)明人進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)，結(jié)合液體流動(dòng)模型，對(duì)幾項(xiàng)主要參數(shù)進(jìn)行試驗(yàn)比較，得到更優(yōu)化的技術(shù)方案，能進(jìn)一步提高COD去除率。圖1是現(xiàn)有技術(shù)中串聯(lián)式反應(yīng)器的水流示意圖。圖2是現(xiàn)有技術(shù)中并聯(lián)式反應(yīng)器的水流示意圖。圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實(shí)用新型攪拌部分的示意圖。圖5是本實(shí)用新型的水流示意圖。具體實(shí)施方式參見圖1，圖2。1為極板，2為水流方向，兩種設(shè)計(jì)方式中，水流與極板都是一維的接觸。參見圖3至圖4。本實(shí)施例包括槽體11，槽體上帶有上蓋板12，使整個(gè)槽體密封，長(zhǎng)寬高分別為500mm、200mm、150mm;槽體兩側(cè)分別設(shè)有進(jìn)水口13和出水口14，槽體內(nèi)平行排列有若干塊極板15，極板上開有過水口18，該過水口可以是在極板上開一通孔，也可以是在極板邊緣的缺口；本實(shí)施例還包括一攪拌裝置，由轉(zhuǎn)軸16、驅(qū)動(dòng)輪17和槳葉19組成，槳葉19長(zhǎng)度為120mm，固定于轉(zhuǎn)軸上，設(shè)置在每?jī)蓧K相鄰的極板之間，驅(qū)動(dòng)輪17帶動(dòng)轉(zhuǎn)軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)速為每分鐘80轉(zhuǎn)。參見圖5。本實(shí)施例的水流在槳葉作用下，一方面旋轉(zhuǎn)流動(dòng)，一方面作穿越極板的流動(dòng)，從而與極板三維接觸。對(duì)槳葉長(zhǎng)度的研究1)小試:實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)度=500咖寬度=200咖高度=150mm的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，其具體型式如圖3所示。為便于觀察，反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成。為防止攪拌槳在攪拌過程中受力不均，相鄰葉片互成90。角均布在攪拌軸上。葉片端部與極板距離均為2mm。實(shí)驗(yàn)時(shí)以同一廠家同一批次電鍍廢水為介質(zhì)，試驗(yàn)電壓IIOV，試驗(yàn)電流5A，試驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間5min。在同樣的外加電壓、外加電流，在處理同樣污水，我們分別進(jìn)行了不同的小試試驗(yàn)。電壓IIOV，電流5A，處理量3L，反應(yīng)時(shí)間5分鐘，分別對(duì)COD去除和氰化物去除進(jìn)行對(duì)比。A/B指反應(yīng)器轉(zhuǎn)頁(yè)長(zhǎng)度與反應(yīng)器剖面高度比例，本小試反應(yīng)器剖面高度與極板高度一致，均為15cm。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>2)中試實(shí)驗(yàn)在長(zhǎng)度=1200咖，寬度=500咖，高度=400mm的反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行，其具體型式如圖3所示。為便于觀察，反應(yīng)器由有機(jī)玻璃制成。為防止攪拌槳在攪拌過程中受力不均，相鄰葉片互成90。角均布在攪拌軸上。葉片端部與極板距離均為2mm。實(shí)驗(yàn)時(shí)以同一廠家同一批次電鍍水為介質(zhì)，試驗(yàn)電壓160V，試驗(yàn)電流15A，試驗(yàn)反應(yīng)時(shí)間5min。在同樣的外加電壓、外加電流，在處理同樣污水，我們分別進(jìn)行了不同的中試試驗(yàn)。A/B指反應(yīng)器轉(zhuǎn)頁(yè)長(zhǎng)度與反應(yīng)器剖面高度比例，本中試反應(yīng)器剖面高度與極板高度一致，均為40cm。<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>[0061]可見，攪拌槳葉的長(zhǎng)度與極板高度的比例不同，會(huì)影響水流的流態(tài)，對(duì)COD的去除率有直接的影響。0.8-0.9是較優(yōu)選的區(qū)間。對(duì)攪拌轉(zhuǎn)速的研究采用前述小試的反應(yīng)器處理電鍍廢水，調(diào)節(jié)攪拌槳葉轉(zhuǎn)速，電壓IIOV，電流5A，處理量3L，反應(yīng)時(shí)間5分鐘，分別對(duì)COD去除和氰化物去除進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如下。<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>可見，轉(zhuǎn)速對(duì)COD去除效果有關(guān)聯(lián)，每分鐘70-80轉(zhuǎn)是較優(yōu)的選擇。權(quán)利要求高效電化學(xué)反應(yīng)器，包括一密封的槽體，槽體內(nèi)平行排列有若干塊極板，其特征在于極板之間還設(shè)有攪拌槳葉，通過轉(zhuǎn)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)。2.如權(quán)利要求1所述的高效電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于每塊極板上均過水口。3.如權(quán)利要求1或2所述的高效電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于攪拌槳葉的長(zhǎng)度與極板高度之比為0.8-0.9。4.如權(quán)利要求3所述的高效電化學(xué)反應(yīng)器，其特征在于攪拌槳葉的轉(zhuǎn)速為每分鐘70-80轉(zhuǎn)。專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高效電化學(xué)反應(yīng)器，包括一密封的槽體，槽體內(nèi)平行排列有若干塊極板，極板之間還設(shè)有攪拌槳葉，通過轉(zhuǎn)軸使其轉(zhuǎn)動(dòng)。本實(shí)用新型將水流與極板間的一維接觸改為了三維接觸，結(jié)構(gòu)合理，反應(yīng)充分。文檔編號(hào)C02F1/461GK201501808SQ20092019735公開日2010年6月9日申請(qǐng)日期2009年9月23日優(yōu)先權(quán)日2009年9月23日發(fā)明者王萬壽申請(qǐng)人:王萬壽