超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置及工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體是一種超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置及工藝，解決了犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水時(shí)傳質(zhì)受限的難題。所述裝置，包括若干波紋圓筒陽極及陽極連接盤和若干波紋圓筒陰極及陰極連接盤，波紋圓筒陰極及陰極連接盤相對(duì)外殼靜止，陽極連接盤的中心連接轉(zhuǎn)軸。所述工藝，利用旋轉(zhuǎn)的波紋圓筒陽極及陽極連接盤、靜止的波紋圓筒陰極及陰極連接盤以及H2O2溶液組成超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)體系。本發(fā)明可強(qiáng)化電Fenton反應(yīng)的傳質(zhì)過程，電極面積利用率、氧氣利用率、H2O2的生產(chǎn)率，處理效率均會(huì)提高，設(shè)備體積小，負(fù)荷低，能耗低，適合連續(xù)運(yùn)行、規(guī)模處理。
【專利說明】超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置及工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置及工藝。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著石油化工、染料和醫(yī)藥等工業(yè)的快速發(fā)展，廢水中難降解有機(jī)物的數(shù)量和種類增加，對(duì)其處理難度也增大，處理方法的研究也越來越多。其中常規(guī)物理法和生化法均較難處理。目前，國內(nèi)外研究者針對(duì)難降解廢水特性，采用了許多高級(jí)氧化技術(shù)處理，如:電化學(xué)氧化、濕式氧化、超臨界氧化、光催化氧化、芬頓(Fenton)氧化、超聲氧化等，其中電化學(xué)法和Fenton氧化法相結(jié)合的電Fenton法是用電化學(xué)法產(chǎn)生的Fe2+和H2O2作為Fenton試劑的持續(xù)來源，H2O2在Fe2+的催化作用下生成強(qiáng)氧化能力的.0H，.0H可與廢水中的有機(jī)物發(fā)生反應(yīng)，分解或改變其電子云密度和結(jié)構(gòu)，有利于凝聚和吸附過程的進(jìn)行，從而對(duì)大多數(shù)有機(jī)物分解、絮凝，進(jìn)而使廢水得以降解。電Fenton法處理難降解廢水具有降解速度較快、礦化度較高的優(yōu)點(diǎn)，并且工藝和設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制、反應(yīng)條件溫和，是處理難降解廢水具有發(fā)展?jié)摿Φ姆椒ㄖ弧?br> [0003]電Fenton法可分為犧牲陽極電Fenton法、陰極電Fenton法、利用電極反應(yīng)生成Fenton試劑方法等。其中犧牲陽極電Fenton法是利用可溶性陽極產(chǎn)生Fe2+,與投加的H2O2構(gòu)成Fenton試劑，進(jìn)而降解廢水。在此過程中，陰極和陽極上分別發(fā)生析氫和析氧反應(yīng)，氣體以氣泡的形式會(huì)附著于 電極表面從而造成有效電極面積減小。而且陽極溶解的Fe2+和H2O2在廢水中的傳輸過程易產(chǎn)生濃差極化。電極表面的傳質(zhì)以及廢水中離子間的傳質(zhì)受阻，從而影響著電Fenton法處理廢水的效率,這就需要研制高傳質(zhì)效率的電Fenton反應(yīng)器及其工藝。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明為了解決犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水時(shí)傳質(zhì)受限的難題，提供了一種超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置及工藝。
[0005]本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置，包括有機(jī)玻璃外殼，外殼內(nèi)置若干波紋圓筒陽極及陽極連接盤和若干波紋圓筒陰極及陰極連接盤，波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極同心交替排列，各波紋圓筒陰極底端連接于陰極連接盤，各波紋圓筒陽極頂端連接于陽極連接盤，波紋圓筒陰極及陰極連接盤相對(duì)外殼靜止，各波紋圓筒陰極的自由端與陽極連接盤之間以及各波紋圓筒陽極的自由端與陰極連接盤之間均留有距離，連接波紋圓筒陽極的陽極連接盤的中心連接可高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸，外殼頂部設(shè)置有氣體出口管，相對(duì)外殼靜止的陰極連接盤的中心開孔連接于與處理前廢水儲(chǔ)槽相連的廢水進(jìn)口管，外殼底部設(shè)置有處理后的廢水出口管。[0006]波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極高度相等，各波紋圓筒陽極距離陰極連接盤的距離與各波紋圓筒陰極距離陽極連接盤的距離相等，其距離為波紋圓筒電極高度的1/10~1/5，各波紋圓筒陽極與陽極連接盤之間以及各波紋圓筒陰極與陰極連接盤之間可自由拆卸式連接。
[0007]波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極選用鐵或不銹鋼材料。
[0008]波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極的波紋彎曲角度為90°，為保證廢水在波紋圓筒電極上的湍動(dòng)狀態(tài)，每150mm高的圓筒電極上設(shè)置波紋個(gè)數(shù)5~10個(gè)，波紋峰高IOmm~15mm。 [0009]所述的波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極的個(gè)數(shù)，可根據(jù)廢水停留時(shí)間或流量大小來確定，反應(yīng)裝置的尺寸也由此可確定。各波紋圓筒陽極與陽極連接盤之間以及各波紋圓筒陰極與陰極連接盤之間均可自由拆卸，可根據(jù)處理要求更換所需材料的電極。
[0010]超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的工藝，基于上述的超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置完成，利用旋轉(zhuǎn)的波紋圓筒陽極及陽極連接盤、靜止的波紋圓筒陰極及陰極連接盤以及外部投加的H2O2溶液組成超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)體系；反應(yīng)步驟如下:
投加酸性溶液調(diào)節(jié)廢水pH值在2.5~3.5范圍內(nèi)，根據(jù)廢水中有機(jī)物的濃度大小投加相應(yīng)量的30%的H2O2溶液，調(diào)節(jié)波紋圓筒陽極及陽極連接盤的轉(zhuǎn)速到500r/mirTl000r/min營造超重力環(huán)境，在超重力作用下，廢水由裝置中心沿徑向通過超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置進(jìn)而得以降解，處理后的廢水從廢水出口管流出，或循環(huán)處理，或進(jìn)入下一步處理，或排放，廢水處理完畢后，裝置中產(chǎn)生的氣體由氣相出口管排出。廢水中的COD與投加的H2O2的質(zhì)量比為0.5~I。
[0011]本發(fā)明波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極同心交替排列，構(gòu)成多級(jí)電Fenton反應(yīng)裝置。依靠與轉(zhuǎn)軸連接的陽極連接盤及同心波紋圓筒陽極旋轉(zhuǎn)形成超重力環(huán)境，以強(qiáng)化廢水反應(yīng)傳質(zhì)過程，消除濃差極化，加快處理速率。
[0012]本發(fā)明采用超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水。處理過程中利用可溶性陽極氧化產(chǎn)生Fe2+，見式(I)。產(chǎn)生的Fe2+與投加的H2O2溶液發(fā)生Fenton反應(yīng)生成.0H，見式(5)，其中生成的.0Η將廢水中的有機(jī)物降解，見式(6);生成的Fe3+在陰極會(huì)還原成Fe2+，見式(3)，以保證反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速營造超重力環(huán)境以消除Fe2+和H2O2在廢水中傳輸過程的濃差極化。由陽極溶解出的活性Fe2+和生成的Fe3+可部分水解成對(duì)有機(jī)物有強(qiáng)絡(luò)合吸附作用的Fe (OH) 2、Fe (OH) 3&nFe (OH) 2.HiFe(OH)3 (n, m=l，2…)，分別見式(7)、(8)、(9)，其具有混凝和絮凝作用，可有效去除廢水中的懸浮物與膠體雜質(zhì)。同時(shí)陰極和陽極上分別發(fā)生析氫和析氧反應(yīng)，分別見式(4)和(2)，產(chǎn)生的氫氣和氧氣在超重力作用力不會(huì)以氣泡形式附著于電極表面從而造成有效電極面積減小，而是以氣泡形式逸出，這樣會(huì)可起到類似氣浮中的溶氣作用，吸附廢水中的微粒雜質(zhì)，而后成為較易去除的浮渣得以去除。
[0013]涉及到的化學(xué)反應(yīng)如下:
陽極:Fe-2e — Fe2+ (I)
2H20-4e - 02+4H+ (酸性介質(zhì))(2)
陰極:Fe3++e — Fe2+ (3)
2H20+2e — 20H_+H2 (酸性介質(zhì))(4)Fenton 反應(yīng):H202+Fe2+ — Fe3++0H>.0H (5)
有機(jī)物降解:.0H+有機(jī)物一C02+H20+小分子有機(jī)物 (6)
溶液中:Fe2++20!T — Fe (OH) 2 (7)
Fe3++30r — Fe (OH) 3 (8)
nFe (OH)2+mFe (OH) 3 — nFe (OH)2.mFe (OH) 3 (n,m=l,2...) (9)
超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水工藝:投加一定量的酸性溶液以調(diào)節(jié)廢水PH值，投加一定量的H2O2溶液至廢水中。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速營造超重力環(huán)境。在超重力場(chǎng)中，廢水由裝置中心沿徑向通過多級(jí)電Fenton反應(yīng)裝置。裝置中發(fā)生上述的化學(xué)反應(yīng)(O- (9)使廢水降解。處理后的廢水或循環(huán)處理，或進(jìn)入下一步處理，或排放。
[0014]本發(fā)明相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)具有如下有益效果:
1、本發(fā)明中使用的各個(gè)電極形狀是波紋圓筒式。波紋圓筒式的電極形狀相比常規(guī)的圓筒電極(如前期發(fā)明的超重力多級(jí)同心圓筒式電解反應(yīng)裝置中使用的電極)而言，首先，等高度裝置內(nèi)可安置的電極面積增大，電極面積利用率大適合消耗電極材料的、需安置大面積電極材料的犧牲陽極電Fenton反應(yīng)過程；其次廢水流經(jīng)波紋圓筒電極時(shí)的湍動(dòng)程度增大，可對(duì)涉及到的反應(yīng)的傳質(zhì)過程起到強(qiáng)化作用；再者，廢水流經(jīng)波紋圓筒電極時(shí)流經(jīng)的路程增長，在裝置內(nèi)停留時(shí)間延長，可提高廢水的處理效率。目前在電Fenton法處理廢水的研究中還未有此結(jié)構(gòu)的電極使用。
[0015]2、本發(fā)明中使用的各個(gè)波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極同心、交替排列，這樣的電極結(jié)構(gòu)使得電極正反兩面均可參與反應(yīng)，電極面積利用率大，并且構(gòu)成多級(jí)反應(yīng)裝置。同時(shí)廢水也呈上下交替流動(dòng)，對(duì) 電極表面可起到?jīng)_刷作用，可防止電極界面的濃差極化。
[0016]3、本發(fā)明中使用的波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極的材料為鐵或不銹鋼材料，以滿足陽極電Fenton法靠可溶性陽極電極反應(yīng)溶解Fe2+的要求，而現(xiàn)有的超重力多級(jí)同心圓筒式電解反應(yīng)選取析氧電位較高的電極(如鈦電極，鈦基涂層電極)做陽極，以防止電解法反應(yīng)過程中陽極上的析氧競(jìng)爭(zhēng)反應(yīng)。處理方法不同，電極材料選用也不同。依靠與轉(zhuǎn)軸連接的陽極連接盤及鐵或不銹鋼材料的波紋圓筒陽極旋轉(zhuǎn)形成超重力場(chǎng)。這樣的電極結(jié)構(gòu)還未見使用的報(bào)道。
[0017]4、旋轉(zhuǎn)的鐵或不銹鋼同心波紋圓筒陽極及陽極連接盤、靜止的鐵或不銹鋼同心波紋圓筒陰極及陰極連接盤，以及投加的H2O2溶液組成超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)體系。依靠超重力場(chǎng)中產(chǎn)生的強(qiáng)大剪切力使電Fenton反應(yīng)過程中產(chǎn)生的氣體的線速度得到提高來加快氣泡的脫離，維持電極有效活化面積，提高電極表面的傳質(zhì)速率。同時(shí)超重力技術(shù)的微觀混合性能使得陽極溶解的Fe2+和投加的H2O2在廢水傳輸過程中的濃差極化消除，也使二者之間以及廢水中其它離子之間的傳質(zhì)過程得以強(qiáng)化。利用該工藝可使廢水的處理效率提高。利用該裝置，可使傳統(tǒng)的電Fenton反應(yīng)裝置的傳質(zhì)受限的問題能得到很好的解決。目前還未有該結(jié)構(gòu)的裝置和該技術(shù)的工藝在廢水處理中的應(yīng)用。
[0018]5、超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水過程，相比常重力條件下電Fenton反應(yīng)過程，在轉(zhuǎn)速500r/mirTl000r/min時(shí)，槽電壓可降低4%~25%,處理時(shí)間可縮短30%~80%，污染物去除率可提高7%-25%。
[0019]綜上所述，超重力電Fenton法處理廢水的工藝和裝置不僅可強(qiáng)化傳統(tǒng)的電Fenton反應(yīng)的傳質(zhì)過程，而且電極面積利用率、氧氣利用率、H2O2的生產(chǎn)率，處理效率均會(huì)提高，設(shè)備體積小，負(fù)荷低，能耗低，適合連續(xù)運(yùn)行、規(guī)模處理，具有廣闊的應(yīng)用前景。目前還未有該結(jié)構(gòu)的裝置和該技術(shù)的工藝在廢水處理中的應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的工藝流程圖，
圖2是超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置剖面圖，
圖3是電極及電極盤俯視圖。
[0021]圖中:1_超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置，2-電化學(xué)反應(yīng)控制系統(tǒng)或直流穩(wěn)壓電源，3-閥門I，4-廢水貯槽，5-閥門II，6-泵，7-閥門III，8-流量計(jì)，9-閥門IV ；
1.1-外殼，1.2-陽極連接盤，1.3-波紋圓筒陽極，1.4-波紋圓筒陰極，1.5-陰極連接盤，1.6-廢水進(jìn)口管，1.7-氣體出口管，1.8-廢水出口管，1.9-轉(zhuǎn)軸，1.10-滑環(huán)。
【具體實(shí)施方式】
[0022]超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置包括:有機(jī)玻璃外殼，陽極連接盤及波紋圓筒陽極，陰極連接盤及波紋圓筒陰極，處理前廢水中投加H2SO4溶液，波紋圓筒陽極發(fā)生電解反應(yīng)溶解出Fe2+，廢水中投加H2O2溶液，F(xiàn)e2+與投加的H2O2發(fā)生Fenton反應(yīng)，構(gòu)成電Fenton反應(yīng)體系。波紋圓筒陽極和波紋圓筒陰極同心、交替排列，構(gòu)成多級(jí)電Fenton反應(yīng)裝置。反應(yīng)過程中，廢水連續(xù)進(jìn)入多級(jí)電Fenton反應(yīng)裝置，波紋圓筒陰極及陰極連接盤呈靜止?fàn)顟B(tài)，波紋圓筒陽極及陽極連接盤在中心轉(zhuǎn)軸帶動(dòng)下高速旋轉(zhuǎn)，形成超重力多級(jí)電Fenton反應(yīng)過程。超重力環(huán)境的營造可強(qiáng)化廢水降解反應(yīng)中的傳質(zhì)過程，維持較大的電極表面積和體反應(yīng)速率。
[0023]進(jìn)一步說，如圖1、圖2、圖3所示，超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置，其特征在于包括有機(jī)玻璃外殼1.1，外殼1.1內(nèi)置若干波紋圓筒陽極1.3及陽極連接盤1.2和若干波紋圓筒陰極1.4及陰極連接盤1.5，波紋圓筒陽極1.3和波紋圓筒陰極1.4同心交替排列，各波紋圓筒陰極1.4底端連接于陰極連接盤1.5，各波紋圓筒陽極1.3頂端連接于陽極連接盤1.2，波紋圓筒陰極1.4及陰極連接盤1.5相對(duì)外殼1.1靜止，各波紋圓筒陰極1.4的自由端與陽極連接盤1.2之間以及各波紋圓筒陽極1.3的自由端與陰極連接盤1.5之間均留有距離，連接波紋圓筒陽極1.3的陽極連接盤1.2的中心連接可高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸1.9，外殼1.1頂部設(shè)置有氣體出口管1.7，相對(duì)外殼1.1靜止的陰極連接盤1.5的中心開孔連接于與處理前廢水儲(chǔ)槽5相連的廢水進(jìn)口管1.6，外殼1.1底部設(shè)置有處理后的廢水出口管1.8。
[0024]所述的波紋圓筒陽極1.3和波紋圓筒陰極1.4高度相等，各波紋圓筒陽極1.3距離陰極連接盤1.5的距離與各波紋圓筒陰極距離陽極連接盤1.2的距離相等，其距離為波紋圓筒電極高度的1/10~1/5，各波紋圓筒陽極1.3與陽極連接盤1.2之間以及各波紋圓筒陰極1.4與陰極連接盤1.5之間可自由拆卸式連接。
[0025]所述的波紋圓筒陽極1.3和波紋圓筒陰極1.4選用鐵或不銹鋼材料。
[0026]所述的波紋圓筒陽極1.3和波紋圓筒陰極1.4的波紋彎曲角度為90°，每150mm高的圓筒電極上設(shè)置波紋個(gè)數(shù)5~10個(gè)，波紋峰高IOmm~15mm。
[0027]所述的超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置中，轉(zhuǎn)軸1.9帶動(dòng)陽極連接盤1.2及波紋圓筒陽極1.3旋轉(zhuǎn)，通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制不同的超重力場(chǎng)大小。陰極連接盤1.5和廢水進(jìn)口管1.6連接，呈靜態(tài)固定。波紋圓筒陽極1.3和波紋圓筒陰極1.4接線通過滑環(huán)
1.10分別連接至電化學(xué)反應(yīng)控制系統(tǒng)或直流穩(wěn)壓電源2的正負(fù)極上。
[0028]進(jìn)一步說，超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的工藝，其步驟如下:向廢水貯槽4中投加酸性溶液調(diào)節(jié)廢水初始pH值。開啟電化學(xué)反應(yīng)控制系統(tǒng)或直流穩(wěn)壓電源2后，廢水經(jīng)廢水貯槽4、泵6加壓、閥門III 7調(diào)節(jié)流量、流量計(jì)8計(jì)量流量后，由廢水進(jìn)口管1.6進(jìn)入超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置I中。通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制不同的超重力場(chǎng)大小。陽極連接盤1.2上連接的波紋圓筒陽極1.3發(fā)生電解反應(yīng)，失去兩個(gè)電子氧化成Fe2+，廢水中投加H2O2溶液，F(xiàn)e2+與投加的H2O2發(fā)生Fenton反應(yīng)，進(jìn)而降解廢水。降解后的廢水經(jīng)外殼1.1收集，由廢水出口管1.8流出，或經(jīng)閥門I 3排放或進(jìn)行下一步處理，或流至廢水貯槽4循環(huán)降解廢水。廢水處理結(jié)束后，廢水貯槽4中的廢水經(jīng)閥門II 5排放，氣體由氣相出口管1.7、閥門IV 9排放或收集。
[0029]實(shí)施例1:超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置及其工藝處理焦化廠難降解含酚廢水
超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置的外殼由有機(jī)玻璃材料制成。內(nèi)徑400mm，高240_。同心波紋圓筒陽極材料為鐵，同心波紋圓筒陰極材料為不銹鋼。波紋圓筒陰陽電極間距5mm，陰極或陽極電極個(gè)數(shù)5個(gè)，電極高度150mm，圓筒陰極距陽極盤距離與圓筒陽極距陰極盤距離相等為10mm。
[0030]某焦化廠難降解含酚廢水中初始酚含量為6200mg/L，COD含量為8400mg/L。處理前廢水貯槽中投加H2SO4 溶液調(diào)節(jié)廢水初始pH為3.5，開啟直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電壓為10V，廢水由廢水進(jìn)口管進(jìn)入超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速500r/min，廢水中投加30%的H2O2溶液10ml。反應(yīng)后廢水流經(jīng)廢水貯槽中繼續(xù)循環(huán)處理。處理5min后，廢水中酚去除率可達(dá)95.6%，COD去除率可達(dá)91.6%。而在常重力條件下犧牲陽極電Fenton反應(yīng)，在12V，處理廢水5min后，酚去除率僅為82.5%，COD去除率可達(dá)77.8% ;處理30min后，廢水酚去除率為91.3%,COD去除率為87.7%。采用超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置及工藝可明顯加強(qiáng)常重力條件下，即傳統(tǒng)電Fenton反應(yīng)的傳質(zhì)過程，使得處理難降解廢水時(shí)，處理時(shí)間大大縮短，降解效果明顯提高。
[0031]實(shí)施例2:超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置及其工藝處理火炸藥廠二硝基甲苯廢水
超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置的外殼由有機(jī)玻璃材料制成。內(nèi)徑300mm，高200_。同心波紋圓筒陽極材料為鐵，同心波紋圓筒陰極材料為不銹鋼。波紋圓筒陰陽電極間距5mm，陰極或陽極電極個(gè)數(shù)4個(gè)，電極高度120mm，圓筒陰極距陽極盤距離與圓筒陽極距陰極盤距離相等為10mm。
[0032]火炸藥廠二硝基甲苯廢水中COD含量為3300mg/L。處理前廢水貯槽中投加H2SO4溶液調(diào)節(jié)廢水初始PH為2.5，開啟直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電壓為9V，廢水由廢水進(jìn)口管進(jìn)入超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速750r/min，廢水中投加30%的H2O2溶液6ml。反應(yīng)后廢水流經(jīng)廢水貯槽中繼續(xù)循環(huán)處理。處理5min后，廢水中COD去除率可達(dá)87.4%。而在常重力條件下犧牲陽極電Fenton反應(yīng)，在12V，處理廢水5min后，COD去除率可達(dá)62.3% ;處理30min后，COD去除率為81.8%。采用超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置及工藝可明顯加強(qiáng)常重力條件下，即傳統(tǒng)電Fenton反應(yīng)的傳質(zhì)過程，處理廢水時(shí)間縮短，去除效果明顯提高。
[0033]實(shí)施例3:超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置及其工藝處理有機(jī)氯農(nóng)藥廢水 超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置的外殼由有機(jī)玻璃材料制成。內(nèi)徑200mm，高
140mm。同心波紋圓筒陽極材料為鐵，同心波紋圓筒陰極材料為鐵。波紋圓筒陰陽電極間距5mm,陰極或陽極電極個(gè)數(shù)3個(gè)，電極高度80mm，圓筒陰極距陽極盤距離與圓筒陽極距陰極盤距離相等為4mm。
[0034]有機(jī)氯農(nóng)藥廢水中COD含量為760mg/L。處理前廢水貯槽中投加H2SO4溶液調(diào)節(jié)廢水初始PH為3.0，開啟直流穩(wěn)壓電源，調(diào)節(jié)電壓為7.5V，廢水由廢水進(jìn)口管進(jìn)入超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置中，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速1000r/min，廢水中投加30%的H2O2溶液2ml。反應(yīng)后廢水流經(jīng)廢水貯槽中繼續(xù)循環(huán)處理。處理5min后，廢水中COD去除率可達(dá)93.7%。而在常重力條件下犧牲陽極電Fenton反應(yīng)，在10V，處理廢水5min后，COD去除率可達(dá)68.6% ；處理30min后，COD去除率為83.3%。采用超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置及工藝可明顯加強(qiáng)常重力條件下，即傳統(tǒng)電Fenton反應(yīng)的傳質(zhì)過程，使得處理廢水時(shí)間縮短，去除效果提聞 。
【權(quán)利要求】
1.一種超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置，其特征在于包括有機(jī)玻璃外殼(1.1)，外殼(1.0內(nèi)置若干波紋圓筒陽極(1.3)及陽極連接盤(1.2)和若干波紋圓筒陰極(1.4)及陰極連接盤(1.5)，波紋圓筒陽極(1.3)和波紋圓筒陰極(1.4)同心交替排列，各波紋圓筒陰極(1.4)底端連接于陰極連接盤(1.5)，各波紋圓筒陽極(1.3)頂端連接于陽極連接盤(1.2)，波紋圓筒陰極(1.4)及陰極連接盤(1.5)相對(duì)外殼(1.1)靜止，各波紋圓筒陰極(1.4)的自由端與陽極連接盤(1.2)之間以及各波紋圓筒陽極(1.3)的自由端與陰極連接盤(1.5)之間均留有距離，連接波紋圓筒陽極(1.3)的陽極連接盤(1.2)的中心連接可高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)軸(1.9 )，外殼(1.1)頂部設(shè)置有氣體出口管(1.7 )，相對(duì)外殼(1.1)靜止的陰極連接盤(1.5)的中心開孔連接于與處理前廢水儲(chǔ)槽(5)相連的廢水進(jìn)口管(1.6)，外殼(1.1)底部設(shè)置有處理后的廢水出口管(1.8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置，其特征在于所述的波紋圓筒陽極(1.3)和波紋圓筒陰極(1.4)高度相等，各波紋圓筒陽極(1.3)距離陰極連接盤(1.5)的距離與各波紋圓筒陰極距離陽極連接盤(1.2)的距離相等，其距離為波紋圓筒電極高度的1/10~1/5，各波紋圓筒陽極(1.3)與陽極連接盤(1.2)之間以及各波紋圓筒陰極(1.4)與陰極連接盤(1.5)之間可自由拆卸式連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置，其特征在于所述的波紋圓筒陽極(1.3)和波紋圓筒陰極(1.4)選用鐵或不銹鋼材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置，其特征在于波紋圓筒陽極(1.3)和波紋圓筒陰極(1.4)的波紋彎曲角度為90°，每150mm高的圓筒電極上設(shè)置波紋個(gè)數(shù)5~10個(gè),波紋峰高IOmm~15mm。
5.一種超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的工藝，基于如權(quán)利要求4所述的超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的裝置完成，其特征在于利用旋轉(zhuǎn)的波紋圓筒陽極及陽極連接盤、靜止的波紋圓筒陰極及陰極連接盤以及外部投加的H2O2溶液組成超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)體系；反應(yīng)步驟如下: 投加酸性溶液調(diào)節(jié)廢水pH值在2.5`~3.5范圍內(nèi)，根據(jù)廢水中有機(jī)物的濃度大小投加相應(yīng)量的30%的H2O2溶液，調(diào)節(jié)波紋圓筒陽極及陽極連接盤的轉(zhuǎn)速到500r/mirTl000r/min營造超重力環(huán)境，在超重力作用下，廢水由裝置中心沿徑向通過超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton反應(yīng)裝置進(jìn)而得以降解，處理后的廢水從廢水出口管流出，或循環(huán)處理，或進(jìn)入下一步處理，或排放，廢水處理完畢后，裝置中產(chǎn)生的氣體由氣相出口管排出。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種超重力多級(jí)犧牲陽極電Fenton法處理難降解廢水的工藝，其特征在于廢水中的COD與投加的30%的H2O2的質(zhì)量比為0.5~I。
【文檔編號(hào)】C02F1/72GK103613169SQ201310101677
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月27日
【發(fā)明者】劉有智, 高璟, 祁貴生, 袁志國, 栗秀萍, 申紅艷, 張巧玲, 焦緯洲, 王建偉 申請(qǐng)人:中北大學(xué)