本發(fā)明涉及吸附技術(shù)和電催化氧化水處理領(lǐng)域，特別是涉及一種螺旋卷繞式電化學(xué)水處理反應(yīng)器。

背景技術(shù)：

近年來，隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國水環(huán)境受到了嚴(yán)重的污染，其中難降解的持久性的有機物污染尤為嚴(yán)重。波及到的飲用水水源中微量有機污染物問題也日益突出。而我國傳統(tǒng)的水處理工藝對水源微量有機污染物的去除效果很差。水處理技術(shù)中對微量有機物的去除應(yīng)用較多的有活性炭吸附法，膜過濾法，其中活性炭吸附法主要以填充的活性炭顆粒填充吸附為主，膜過濾法優(yōu)于活性炭吸附過濾法，但也存在著再生困難等問題。

活性炭是一種優(yōu)良的吸附材料，具有較大的比表面積和發(fā)達(dá)的空隙結(jié)構(gòu)，對原水中的有機物雜質(zhì)很好的截留效果，且不會造成環(huán)境的二次污染，無論在技術(shù)方面還是應(yīng)用方面都應(yīng)用廣泛?；钚蕴康脑偕椒ㄖ饕袩嵩偕?、化學(xué)再生法、電化學(xué)法等，熱再生法效率較高，但是活性炭損失較大，一般在5%到10%，化學(xué)再生法常常會造成環(huán)境的二次污染，電化學(xué)法應(yīng)用較多，但是一次再生活性炭量較少。發(fā)明專利cn102652916a公開了一種活性炭再生裝置及工藝，在裝置中設(shè)置有陰陽電極板，中部填充有活性炭顆粒，通過通入的臭氧和電化學(xué)法聯(lián)合使用礦化活性炭吸附的有機物，實現(xiàn)活性炭的再生。但是該方法中的陰陽電極板只是起到了導(dǎo)通電流的作用，同時活性炭顆粒的填充方式會產(chǎn)生接觸電阻，對電流的利用效率較低，影響了活性炭的再生效果，同時填充大量的活性炭顆粒會造成裝置體積過大，不利于推廣，同時活性炭使用后的可替換性不好，易造成活性炭的浪費。發(fā)明專利cn103318990a公開了使用陰極催化臭氧和陰極活化過硫酸鹽處理有機污染廢水的方法，該方法將活性炭顆粒作為陰極，電化學(xué)催化臭氧聯(lián)用去除有機雜質(zhì)效果較好但是仍然是活性炭顆粒為主，同樣存在上述問題。

膜技術(shù)是近年來發(fā)展起來的一種高分離、濃縮、提純及凈化的技術(shù)，因其無相變化、能耗低等優(yōu)點被廣泛的用在水污染控制等領(lǐng)域，相比活性炭顆粒而言更為穩(wěn)定且具有良好的可替換性和應(yīng)用性。然而在膜處理過程中，由于膜的長時間運行，水源中有機污染物會吸附或沉積在膜表面或膜孔內(nèi)，同樣會導(dǎo)致吸附效果的下降。發(fā)明專利cn101597096a公開了一種電催化膜反應(yīng)處理裝置，該裝置將陽極作為催化膜和過濾膜的統(tǒng)一體，穩(wěn)定性較好，且體積較小，但存在能耗較大，反應(yīng)效率較低的缺陷。實用新型專利cn205856075u公開了一種用于水處理的電催化膜反應(yīng)器，將陰極作為催化膜和氧化再生膜，能提高膜清洗效率和水處理效率，但是，這類電催化膜反應(yīng)器裝置依靠膜的篩分，需要一定的過膜壓差，反沖洗時間頻繁，相對能耗較大。發(fā)明專利cn101143271a公開了一種卷式電極反應(yīng)裝置，通過將電極卷繞減小裝置的體積，同時獲得了較好的接觸面積，但是該裝置主要依靠電場力對帶電的無機或有機粒子進(jìn)行去除，為物理作用，對溶液中有機物無法降解，吸附飽和后需要將吸附層取出進(jìn)行再生處理，無法實現(xiàn)吸附層的原位再生或?qū)ξ接袡C物的同步降解。

因此，如何提供一種有利于氣液（固）多相混合，反應(yīng)更為充分高效，吸附和氧化能力強，能夠?qū)λ杏袡C污染物進(jìn)行深入礦化，同時實現(xiàn)原水凈化和吸附材料再生的水處理裝置，成為本領(lǐng)域需要解決的難題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：如何提供一種有利于氣液固三相混合，反應(yīng)更為充分高效，吸附和氧化能力強，能夠?qū)λ杏袡C污染物進(jìn)行深入礦化，同時實現(xiàn)原水凈化和吸附材料再生的電化學(xué)水處理反應(yīng)器。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下的技術(shù)方案：

一種螺旋卷繞式電化學(xué)水處理反應(yīng)器，包括長筒形的且豎向設(shè)置的殼體，殼體內(nèi)部為反應(yīng)空間且殼體上設(shè)置有和反應(yīng)空間相連的進(jìn)水口和出水口，在殼體的反應(yīng)空間內(nèi)部設(shè)置有電催化氧化組件，電催化氧化組件將進(jìn)水口到出水口之間的反應(yīng)空間隔開，其特點在于，所述電催化氧化組件包括螺旋卷繞設(shè)置的陽極電極層以及與陽極電極層間隔設(shè)置并螺旋卷繞設(shè)置于陽極電極層外側(cè)的陰極電極層，所述陽極電極層和陰極電極層均為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述陰極電極層與陽極電極層距離處于二者之前能夠產(chǎn)生電催化氧化反應(yīng)的有效距離范圍內(nèi)，陰極電極層連接有至殼體外的導(dǎo)線用于和直流電源的負(fù)極相連，陽極電極層連接有至殼體外的導(dǎo)線用于和直流電源的正極相連，在殼體上還設(shè)置有能夠連通到陰極電極層的填料口。

本技術(shù)方案中，將吸附技術(shù)與電催化氧化技術(shù)相結(jié)合，通過電催化氧化技術(shù)產(chǎn)生強氧化性物質(zhì)去除陰極吸附氧化層吸附的有機物，對污染水源進(jìn)行處理的同時，吸附氧化層得到原位再生，保證了吸附氧化層的吸附能力，大大提高了裝置的功能性，且電催化氧化過程中，陰極層受電子保護(hù)作用，其原位再生不會破壞陰極碳吸附氧化材料的結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，不僅省去了飽和吸附層的單獨再生環(huán)節(jié)，比物理再生方法更高效，避免了化學(xué)再生法帶來的二次污染和吸附層受損，本裝置陰極吸附氧化層的使用壽命也遠(yuǎn)大于異位再生的情況，投入成本低又保證了裝置多次持續(xù)去除效果和使用壽命。不同于發(fā)明專利cn101143271a的電吸附裝置，僅對帶電的無機或有機污染物進(jìn)行去除，本水處理反應(yīng)器在使用時，可以通過填料口或進(jìn)氣口添加氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氧化劑，通過電催化氧化產(chǎn)生強氧化性的自由基，對污染物進(jìn)行吸附氧化和吸附氧化層的再生。不僅對帶電的無機或有機污染物去除，也可降解不帶電的絕大多數(shù)的有機污染物，如銹去津、mtbe等常規(guī)氧化方法難以氧化降解的有機物。同時，在水處理過程中，利用電催化可對水中部分污染物進(jìn)行處理。采用陽極電極層和陰極電極層外螺旋卷繞式電極，大大增大了電極與原水之間的接觸面積，過濾和吸附強度增加，去除力大大增加，水通量增大；其次，將陽極電極層和陰陽極絕緣層緊密螺旋卷繞于芯軸外部，占用空間相對減少，電極與溶液之間的有效接觸面積增大，而且對有機污染物的去除效率可高達(dá)99%以上。

作為優(yōu)化，在位于電催化氧化組件豎向的上端和下端之間的殼體的內(nèi)壁上設(shè)置有至少一道沿殼體的軸線方向呈螺旋狀盤旋布置的螺旋凹槽。

這樣，采用在殼體內(nèi)壁上設(shè)置螺旋凹槽，可以使相鄰流線之間產(chǎn)生一定的速度梯度有利于有機物分子和氣體的擴散和傳質(zhì)，螺旋流產(chǎn)生的剪切力也降低了液膜的厚度，有利于氣液混合，水利條件更優(yōu)，反應(yīng)更為充分高效。

作為優(yōu)化，進(jìn)水口位于殼體的上端，出水口位于殼體的下端，在位于進(jìn)水口和出水口之間的殼體的內(nèi)腔中還具有水平設(shè)置的且豎向間隔布置在殼體上端的原水布水板和下端的氣態(tài)氧化劑布?xì)獍?，上端的原水布水板和下端的氧化劑布?xì)獍迳隙季鶆虻脑O(shè)置有多個孔，在布?xì)獍宓闹行倪B接有豎向延伸至出水口外部的且與反應(yīng)空間導(dǎo)通的短管，使得進(jìn)水能夠經(jīng)過上端的布水板后再螺旋向內(nèi)經(jīng)過電催化氧化組件后再經(jīng)電催化氧化組件下端的布?xì)獍?，進(jìn)水經(jīng)下端的布?xì)獍搴笤儆啥坦芘懦觥?/p>

這樣，將進(jìn)水口設(shè)置于殼體上端，更有利于原水進(jìn)入，將出水口設(shè)置于殼體下端有利于處理后的原水排出；原水從上端的進(jìn)水口進(jìn)入，經(jīng)上端的布水板將原水均勻的分布于反應(yīng)空間內(nèi)部，使得各個部位過濾原水的量均衡，能夠提高對原水的過濾效率，反應(yīng)更加高效。芯軸下端布?xì)獍逯行脑O(shè)有較大的圓形通孔，經(jīng)過反應(yīng)空間內(nèi)的電催化氧化組件吸附氧化后的原水再經(jīng)芯軸下端布?xì)獍逯行耐椎膬?nèi)接短管由殼體下端的出水口流出，該通孔對吸附氧化后的原水具有導(dǎo)向的作用，可使得處理后的原水均勻的從反應(yīng)空間流出，在提高除出水效率的同時還能提高原水與反應(yīng)空間內(nèi)的電催化氧化組件的過濾面積，提高水處理過濾的能力和效率。

作為優(yōu)化，所述電催化氧化組件包括陽極電極層、陰極電極層、絕緣層和支撐層，陰極電極層和陽極電極層之間設(shè)置有絕緣透水材料制得的絕緣層，所述絕緣層呈螺旋卷繞設(shè)置并分布于陰極電極層和陽極電極層之間的螺旋通道內(nèi)，所述支撐層設(shè)置于陰極電極層外側(cè)并沿陰極電極層的外輪廓線呈螺旋卷繞設(shè)置，所述絕緣層和支撐層均為三維網(wǎng)狀或海綿狀結(jié)構(gòu)。

這樣，陰極電極層為吸附氧化層，本裝置以吸附氧化和再生為主，相比現(xiàn)有的專利cn101597096a和cn205856075u電催化膜裝置的過膜組件，本發(fā)明水處理時需要的壓差較低，在較低能耗下即可達(dá)到很好的水處理效果。在陰極電極層和陽極電極層之間設(shè)置有絕緣層，可以更好的保證陰極電極層和陽極電極層之間不會接觸短路，保證電催化反應(yīng)的順暢進(jìn)行；陰陽極同時螺旋卷繞，可以保證陰極電極層與陽極電極層之間的距離保持不變；設(shè)置有支撐層，可以使得陽極電極層、陰陽極絕緣層和陰極電極層保持呈螺旋卷繞的形狀，保證其與原水具有固定的接觸面積，保證整個反應(yīng)器具有較好的穩(wěn)定性。其次，還可使得整個電催化氧化組件的結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)約空間。

作為優(yōu)化，在殼體的中心位置沿殼體的軸線方向設(shè)置有絕緣透水材料制得的空心芯軸，在芯軸的外部設(shè)置有由陽極電極層、絕緣層、陰極電極層和支撐層四者共同復(fù)合并螺旋卷繞設(shè)置所構(gòu)成的電催化氧化組件，在電催化氧化組件的外部還套設(shè)有圓筒形的固定層，固定層為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

這樣，將陽極電極層、絕緣層、陰極電極層和支撐層復(fù)合卷繞固定于殼體中心位置的芯軸上，卷繞層的外部套設(shè)有固定層，可使陰極電極層與陽極電極層之間的距離保持不變，電催化氧化組件上各個部件在反應(yīng)空間內(nèi)的位置更加的穩(wěn)定，使得整個反應(yīng)器的吸附過濾效果更加穩(wěn)定，具有更強的抗破壞性。

作為優(yōu)化，上端的布水板上的過水孔位于固定層上端部對應(yīng)區(qū)域的外部的位置，下端氣態(tài)氧化劑布?xì)獍迳系倪^氣孔位于支撐層和絕緣層下端部對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的位置。

這樣，原水經(jīng)過上端的布水板均勻進(jìn)入反應(yīng)空間內(nèi)的螺旋卷繞電極層的外部，通過凹槽螺旋流向從支撐層經(jīng)陰極電極層水平向陽極電極層流動，使得原水經(jīng)過多層螺旋卷繞電極層過濾，同時具有更長的反應(yīng)距離，方便電催化反應(yīng)能夠提高整個裝置的過濾效率。在經(jīng)過處理后的原水從芯軸下端布?xì)獍逯行膬?nèi)接短管經(jīng)出水口流出，能夠?qū)⑻幚砗蟮脑信懦龇磻?yīng)空間，下端布?xì)獍迳系目拙哂幸鞯淖饔?，能夠使處理后的原水均勻的排出，不會形成原水堆積，使得處理后的原水更加順暢的排出。

作為優(yōu)化，所述絕緣層為聚四氟乙烯材料、氧化鋁材料、氧化鋯材料或氧化鈦及其復(fù)合材料制得的具有絕緣和透液功能的三維網(wǎng)狀材料，所述支撐層為絕緣透液材料制成的三維網(wǎng)狀或海綿狀膜層，且絕緣層和支撐層均有可透氣通孔，絕緣層和支撐層均為聚四氟乙烯等抗氧化材質(zhì)。

這樣，絕緣層采用上述材料具有更好的絕緣效果和透液效果。膜支撐層為絕緣透液材料制成的三維網(wǎng)狀或海綿狀層有利于陰極電極層與陽極電極層之間發(fā)生電催化反應(yīng)，使得電催化效果更好，對原水的過濾效果更好。

作為優(yōu)化，陰極電極層為石墨材料、活性炭材料、碳纖維材料、碳納米材料、石墨烯材料、炭氣凝膠材料或金屬材料制得的具有陰極電極屬性的吸附氧化層，其孔徑為0.001μm至50mm。

這樣，上述材料可以形成更好的陰極效果和吸附氧化效果。

作為優(yōu)化，所述陽極電極層為石墨材料、金屬材料或金屬復(fù)合材料制得的具有陽極電極屬性的導(dǎo)電層，所述陽極導(dǎo)電層厚度為5mm-10mm，絕緣層厚度為5mm-100mm，陰極電極層的厚度為5mm-100mm，支撐層厚度為5mm-100mm。

作為優(yōu)化，填料口和進(jìn)水口均位于布水板以上的殼體上端位置，在殼體的上端還設(shè)置有排氣口，在殼體的下端設(shè)置有氣態(tài)氧化劑的進(jìn)氣口。

這樣，方便添加氧化劑，方便氣體排出和輸入，使得反應(yīng)器內(nèi)部的壓強保持恒定。填料口和進(jìn)水口在布水板以上，布水板布水前，填料和原水可以達(dá)到充分混合。進(jìn)氣口在殼體下端，氣泡上浮，可在反應(yīng)器裝置中產(chǎn)生多個內(nèi)部環(huán)流，提高氣液固三相的傳質(zhì)效率。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有如下優(yōu)點：

1、本發(fā)明采用在殼體內(nèi)壁上設(shè)置螺旋凹槽，可以使相鄰流線之間產(chǎn)生一定的速度梯度有利于有機物分子和氣體的擴散和傳質(zhì)，螺旋流產(chǎn)生的剪切力也降低了液膜的厚度，有利于氣液兩相或氣液固三相混合，水利條件更優(yōu)，反應(yīng)更為充分高效。

2、采用陽極電極層、陰陽絕緣層、陰極電極層和支撐層復(fù)合多層外螺旋卷繞式電極，大大增大了電極與原水之間的接觸面積，過濾和吸附強度增加，去除力大大增加，水通量增大。

3、螺旋卷繞式電化學(xué)水處理反應(yīng)器殼體下端進(jìn)氣，氣泡上浮，可在反應(yīng)器裝置中產(chǎn)生多個內(nèi)部環(huán)流，提高氣液（固）多相的傳質(zhì)效率。

4、螺旋卷繞式電催化氧化組件中的絕緣層和支撐層除了隔絕陰極陽極電極層和支撐作用外，同時還作為下端進(jìn)氣時的氣體擴散層，對通入的氣泡進(jìn)行切割和擴散，增大了氣液兩相或氣液固三相接觸面積，提高了兩相或三相的傳質(zhì)效率，同時減少了反應(yīng)器內(nèi)部的短流和死水區(qū)。

5、陰極電極層采用了碳材料的吸附氧化層取代活性炭顆粒，導(dǎo)電更為均勻，反應(yīng)器裝置在水處理時需要的電壓較低，能耗低，穩(wěn)定性和替換性較好，同時沒有活性炭顆粒的流失，省去了再過濾過程。

6、本發(fā)明占用空間相對減少，電極與溶液之間的有效接觸面積增大，而且對有機污染物的去除效率可高達(dá)99%以上。

7、本發(fā)明反應(yīng)器對水中的多種污染物具有優(yōu)異的吸附和催化氧化降解能力，并能夠?qū)⑺形⒘侩y降解有機污染物從水中先吸附分離，再逐步氧化降解為二氧化碳和水，從而提高了對水中污染物的去除效能，吸附層在水處理過程中可以通過電化學(xué)催化氧化作用實現(xiàn)原位再生，并因為陰極自由電子的注入保持其吸附、催化活性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相對于普通吸附型濾芯，該電化學(xué)水處理反應(yīng)器在較長時間內(nèi)可以實現(xiàn)重復(fù)使用而不用更換吸附材料，從而實現(xiàn)對水中污染物的高效、長效及低耗處理。

8、根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)要求，可靈活設(shè)置陽極電極層、絕緣層和陰極電極層螺旋卷繞的圈數(shù)，一般3~10000層，該電化學(xué)水處理反應(yīng)器可做成濾罐，用于水廠水源的處理。

附圖說明

圖1為本實施例中反應(yīng)器的縱剖圖。

圖2為本實施例中反應(yīng)器的縱向截面圖。

圖3為本實施例中反應(yīng)器內(nèi)部的氣液混合示意圖。

圖4為本實施例中布水板的俯視圖。

圖5為本實施例中布?xì)獍宓母┮晥D。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

具體實施時：如圖1至圖5所示，一種螺旋卷繞式電化學(xué)水處理反應(yīng)器，包括長筒形的且豎向設(shè)置的殼體1，殼體1內(nèi)部為反應(yīng)空間且殼體1上設(shè)置有和反應(yīng)空間相連的進(jìn)水口2和出水口3，在殼體1的反應(yīng)空間內(nèi)部設(shè)置有電催化氧化組件，電催化氧化組件將進(jìn)水口2到出水口3之間的反應(yīng)空間隔開，所述電催化氧化組件包括螺旋卷繞設(shè)置的陽極電極層11以及與陽極電極層11間隔設(shè)置并螺旋卷繞設(shè)置于陽極電極層11外側(cè)的陰極電極層13，所述陽極電極層11和陰極電極層13均為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所述陰極電極層13與陽極電極層11距離處于二者之前能夠產(chǎn)生電催化氧化反應(yīng)的有效距離范圍內(nèi)，陰極電極層13連接有至殼體外的導(dǎo)線用于和直流電源16的負(fù)極相連，陽極電極層11連接有至殼體外的導(dǎo)線用于和直流電源16的正極相連，在殼體1上還設(shè)置有能夠連通到陰極電極層13的填料口6。

本技術(shù)方案中，將吸附技術(shù)與電催化氧化技術(shù)相結(jié)合，通過電催化氧化技術(shù)產(chǎn)生強氧化性物質(zhì)去除陰極吸附氧化層吸附的有機物，對污染水源進(jìn)行處理的同時，吸附氧化層得到原位再生，保證了吸附氧化層的吸附能力，大大提高了裝置的功能性，且電催化氧化過程中，陰極層受電子保護(hù)作用，其原位再生不會破壞陰極碳吸附氧化材料的結(jié)構(gòu)和表面官能團(tuán)，不僅省去了飽和吸附層的單獨再生環(huán)節(jié)，比物理再生方法更高效，避免了化學(xué)再生法帶來的二次污染和吸附層受損，本裝置陰極吸附氧化層的使用壽命也遠(yuǎn)大于異位再生的情況，投入成本低又保證了裝置多次持續(xù)去除效果和使用壽命。不同于發(fā)明專利cn101143271a的電吸附裝置，僅對帶電的無機或有機污染物進(jìn)行去除，本水處理反應(yīng)器在使用時，可以通過填料口或進(jìn)氣口添加氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)的氧化劑，通過電催化氧化產(chǎn)生強氧化性的自由基，對污染物進(jìn)行吸附氧化和吸附氧化層的再生。不僅對帶電的無機或有機污染物去除，也可降解不帶電的絕大多數(shù)的有機污染物，如銹去津、mtbe等常規(guī)氧化方法難以氧化降解的有機物。同時，在水處理過程中，利用電催化可對水中部分污染物進(jìn)行處理。采用陽極電極層和陰極電極層外螺旋卷繞式電極，大大增大了電極與原水之間的接觸面積，過濾和吸附強度增加，去除力大大增加，水通量增大；其次，將陽極電極層和陰陽極絕緣層緊密螺旋卷繞于芯軸外部，占用空間相對減少，電極與溶液之間的有效接觸面積增大，而且對有機污染物的去除效率可高達(dá)99%以上。

本具體實施方案中，在位于電催化氧化組件豎向的上端和下端之間的殼體1的內(nèi)壁上設(shè)置有至少一道沿殼體1的軸線方向呈螺旋狀盤旋布置的螺旋凹槽17。這樣，采用在殼體內(nèi)壁上設(shè)置螺旋凹槽，可以使相鄰流線之間產(chǎn)生一定的速度梯度有利于有機物分子和氣體的擴散和傳質(zhì)，螺旋流產(chǎn)生的剪切力也降低了液膜的厚度，有利于氣液混合，水利條件更優(yōu)，反應(yīng)更為充分高效。當(dāng)然具體實施時，可在位于電催化氧化組件豎向的上端和下端之間的殼體的內(nèi)壁上設(shè)置有至少一道沿殼體的軸線方向呈螺旋狀盤旋布置的螺旋凸起，同樣屬于本裝置可實施的范圍。

本具體實施方案中，進(jìn)水口2位于殼體1的上端，出水口3位于殼體1的下端，在位于進(jìn)水口2和出水口3之間的殼體1的內(nèi)腔中還具有水平設(shè)置的且豎向間隔布置在殼體1上端的原水布水板7和下端氣態(tài)氧化劑的布?xì)獍?，上端的原水布水板7和下端的氧化劑布?xì)獍?上都均勻的設(shè)置有多個孔，使得進(jìn)水能夠經(jīng)過上端的布水板7后再螺旋向內(nèi)經(jīng)過電催化氧化組件后再經(jīng)電催化氧化組件下端的布?xì)獍?，進(jìn)水經(jīng)下端的布?xì)獍?后再由短管9排出。這樣，將進(jìn)水口設(shè)置于殼體上端，更有利于原水進(jìn)入，將出水口設(shè)置于殼體下端有利于處理后的原水排出；原水從上端的進(jìn)水口進(jìn)入，經(jīng)上端的布水板將原水均勻的分布于反應(yīng)空間內(nèi)部，使得各個部位過濾原水的量均衡，能夠提高對原水的過濾效率，反應(yīng)更加高效。芯軸下端布?xì)獍逯行脑O(shè)有較大的圓形通孔，經(jīng)過反應(yīng)空間內(nèi)的電催化氧化組件吸附氧化后的原水再經(jīng)芯軸下端布?xì)獍逯行耐椎膬?nèi)接短管由殼體下端的出水口流出，該通孔對吸附氧化后的原水具有導(dǎo)向的作用，可使得處理后的原水均勻的從反應(yīng)空間流出，在提高除出水效率的同時還能提高原水與反應(yīng)空間內(nèi)的電催化氧化組件的過濾面積，提高水處理過濾的能力和效率。

本具體實施方案中，所述電催化氧化組件包括陽極電極層11、陰極電極層13、絕緣層12和支撐層14，陰極電極層13和陽極電極層11之間設(shè)置有絕緣透水材料制得的絕緣層12，所述絕緣層12呈螺旋卷繞設(shè)置并分布于陰極電極層13和陽極電極層11之間的螺旋通道內(nèi)，所述支撐層14設(shè)置于陰極電極層13外側(cè)并沿陰極電極層13的外輪廓線呈螺旋卷繞設(shè)置，所述絕緣層12和支撐層14均為三維網(wǎng)狀或海綿狀結(jié)構(gòu)。

這樣，陰極電極層為吸附氧化層，本裝置以吸附氧化和再生為主，相比現(xiàn)有的專利cn101597096a和cn205856075u電催化膜裝置的過膜組件，本發(fā)明水處理時需要的壓差較低，在較低能耗下即可達(dá)到很好的水處理效果。在陰極電極層和陽極電極層之間設(shè)置有絕緣層，可以更好的保證陰極電極層和陽極電極層之間不會接觸短路，保證電催化反應(yīng)的順暢進(jìn)行；陰陽極同時螺旋卷繞，可以保證陰極電極層與陽極電極層之間的距離保持不變；設(shè)置有支撐層，可以使得陽極電極層、陰陽極絕緣層和陰極電極層保持呈螺旋卷繞的形狀，保證其與原水具有固定的接觸面積，保證整個反應(yīng)器具有較好的穩(wěn)定性。其次，還可使得整個電催化氧化組件的結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)約空間。

本具體實施方案中，在殼體1的中心位置沿殼體1的軸線方向設(shè)置有絕緣透水材料制得的空心芯軸10，在芯軸10的外部設(shè)置有由陽極電極層11、絕緣層12、陰極電極層13和支撐層14四者共同復(fù)合并螺旋卷繞設(shè)置所構(gòu)成的電催化氧化組件，在電催化氧化組件的外部還套設(shè)有圓筒形的固定層15，固定層15為網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。這樣，將陽極電極層、絕緣層、陰極電極層和支撐層復(fù)合卷繞固定于殼體中心位置的芯軸上，卷繞層的外部套設(shè)有固定層，可使陰極電極層與陽極電極層之間的距離保持不變，電催化氧化組件上各個部件在反應(yīng)空間內(nèi)的位置更加的穩(wěn)定，使得整個反應(yīng)器的吸附過濾效果更加穩(wěn)定，具有更強的抗破壞性。

本具體實施方案中，如圖4和圖5所示，上端的布水板7上的過水孔位于固定層上端部對應(yīng)區(qū)域的外部的位置，下端氣態(tài)氧化劑布?xì)獍?上的過氣孔位于支撐層14和絕緣層12下端部對應(yīng)區(qū)域內(nèi)的位置。這樣，原水經(jīng)過上端的布水板均勻進(jìn)入反應(yīng)空間內(nèi)的螺旋卷繞電極層的外部，通過凹槽螺旋流向從支撐層經(jīng)陰極電極層水平向陽極電極層流動，使得原水經(jīng)過多層螺旋卷繞電極層過濾，同時具有更長的反應(yīng)距離，方便電催化反應(yīng)能夠提高整個裝置的過濾效率。在經(jīng)過處理后的原水從芯軸下端布?xì)獍逯行膬?nèi)接短管經(jīng)出水口流出，能夠?qū)⑻幚砗蟮脑信懦龇磻?yīng)空間，下端布?xì)獍迳系目拙哂幸鞯淖饔?，能夠使處理后的原水均勻的排出，不會形成原水堆積，使得處理后的原水更加順暢的排出。

本具體實施方案中，所述絕緣層12為聚四氟乙烯材料、氧化鋁材料、氧化鋯材料或氧化鈦及其復(fù)合材料制得的具有絕緣和透液功能的三維網(wǎng)狀材料，所述支撐層14為絕緣透液材料制成的三維網(wǎng)狀或海綿狀膜層，且絕緣層12和支撐層14均有可透氣通孔，絕緣層12和支撐層14均為聚四氟乙烯等抗氧化材質(zhì)。這樣，絕緣層采用上述材料具有更好的絕緣效果和透液效果。膜支撐層為絕緣透液材料制成的三維網(wǎng)狀或海綿狀層有利于陰極電極層與陽極電極層之間發(fā)生電催化反應(yīng)，使得電催化效果更好，對原水的過濾效果更好。

本具體實施方案中，陰極電極層13為石墨材料、活性炭材料、碳纖維材料、碳納米材料、石墨烯材料、炭氣凝膠材料或金屬材料制得的具有陰極電極屬性的吸附氧化層，其孔徑為0.001μm至50mm。這樣，上述材料可以形成更好的陰極效果和吸附氧化效果。其中所述的石墨電極為石墨絲電極、石墨氈電極、石墨海綿電極、石墨粒電極或多孔石墨電極；所述的碳纖維電極為碳纖維絲電極、碳纖維氈電極、碳纖維布電極、碳纖維紙電極或碳纖維海綿電極；其中所述金屬復(fù)合電極為金屬、金屬氧化物或金屬氫氧化物一種或幾種的復(fù)合材料，所述的金屬為鉑、鈦、銅、鎳、鋅、鐵、錳、鉛、錫、鎢、銻，所述的金屬氧化物中金屬為鉑、鈦、銅、鎳、鋅、鐵、錳、鉛、錫、鎢、銻，所述的金屬氫氧化物中金屬為鉑、鈦、銅、鎳、鋅、鐵、錳、鉛、錫、鎢、銻。

本具體實施方案中，所述陽極電極層11為石墨材料、金屬材料或金屬復(fù)合材料制得的具有陽極電極屬性的導(dǎo)電層，所述陽極導(dǎo)電層11厚度為5mm-10mm，絕緣層12厚度為5mm-100mm，陰極電極層13的厚度為5mm-100mm，支撐層14厚度為5mm-100mm。

本具體實施方案中，填料口6和進(jìn)水口2均位于布水板以上的殼體上端位置，在殼體1的上端還設(shè)置有排氣口5，在殼體1的下端設(shè)置有氣態(tài)氧化劑的進(jìn)氣口4。這樣，方便添加氧化劑，方便氣體排出和輸入，使得反應(yīng)器內(nèi)部的壓強保持恒定。填料口和進(jìn)水口在布水板以上，布水板布水前，填料和原水可以達(dá)到充分混合。進(jìn)氣口在殼體下端，氣泡上浮，可在反應(yīng)器裝置中產(chǎn)生多個內(nèi)部環(huán)流，提高氣液固三相的傳質(zhì)效率。

在具體實施時可根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)和處理水量要求，靈活設(shè)置反應(yīng)器大小及電催化氧化組件陽極電極層11、絕緣層12、陰極電極層13和支撐層14螺旋卷繞的層數(shù)，一般為3~10000層，該電化學(xué)水處理反應(yīng)器可做成濾罐，用于不同規(guī)模的飲用水深度處理或難降解工業(yè)廢水的處理。

本具體實施方案中，螺旋卷繞式電催化氧化組件中的絕緣層12和支撐層14除了隔絕陰極陽極電極層和支撐作用外，同時還作為通入反應(yīng)器氣態(tài)氧化劑（臭氧、氧氣等）的氧化劑擴散層，起到氣態(tài)氧化劑擴散和氣泡切割的作用。這樣，進(jìn)氣口在殼體下端，下端布?xì)獍迳系倪^氣孔位于絕緣層和支撐層下部對應(yīng)區(qū)域的位置，電化學(xué)水處理反應(yīng)器下部通入氣體（如臭氧、氧氣）時，氣體經(jīng)過布?xì)獍宓倪^氣孔向上到達(dá)絕緣層和支撐層，此時，三維網(wǎng)狀或海綿狀的絕緣透液材質(zhì)的絕緣層和支撐層可作為氣體擴散層，氣體擴散同時絕緣層和支撐層結(jié)構(gòu)將氣泡切割，切割為若干小氣泡，使經(jīng)由布水板螺旋流向的原水流過電化學(xué)水處理反應(yīng)器內(nèi)部螺旋卷繞電極層時形成的若干環(huán)流，與膜支撐層切割的若干小氣泡實現(xiàn)氣液兩相或氣液固三相充分接觸，提高兩相或三相的傳質(zhì)效率，減小反應(yīng)器內(nèi)部的短流，同時也助于減少反應(yīng)器內(nèi)部死水區(qū)的存在，使反應(yīng)能夠快速高效的進(jìn)行。

本具體實施方案中，螺旋卷繞電極組件中的支撐層14比陽極電極層11、陰陽絕緣層12和陰極電極層13厚度大。這樣，支撐層厚度增加，電化學(xué)水處理反應(yīng)器在通氣時，作為氣體擴散層，氣體擴散量增加，氣液兩相或氣液固三相的接觸面積增大。

本具體實施方案中，所述陽極電極層11為石墨材料、金屬材料或金屬復(fù)合材料制得的具有陽極電極屬性的導(dǎo)電層。

這樣，上述材料可以形成更好的陽極效果。其中所述的石墨電極為石墨絲電極、石墨氈電極、石墨棒電極、石墨板電極或石墨粒電極；所述的金屬電極為鉑電極、鈦電極、銅電極、鎳電極，且所述的金屬電極為絲狀、網(wǎng)狀、棒狀或板狀電極；所述的金屬復(fù)合電極為金屬、金屬氧化物或金屬氫氧化物一種或幾種的復(fù)合材料，所述的金屬為鉑、鈦、銅、鎳、鋅、鐵、錳、鉛、錫、鎢或銻，所述的金屬氧化物中金屬為鉑、鈦、銅、鎳、鋅、鐵、錳、鉛、錫、鎢或銻，所述的金屬氫氧化物中金屬為鉑、鈦、銅、鎳、鋅、鐵、錳、鉛、錫、鎢或銻，且所述的金屬復(fù)合電極中電極為石墨電極、鉑電極、鈦電極或錫電極。

本發(fā)明的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)有利于節(jié)省空間，擴大反應(yīng)面積，提高氣液（固）多相傳質(zhì)效率，對水中的多種污染物具有優(yōu)異的吸附和催化氧化降解能力，并能夠?qū)⑺形⒘侩y降解有機污染物從水中先吸附分離，再逐步氧化降解為二氧化碳和水，從而提高了對水中污染物的去除效能，吸附層在水處理過程中可以通過電化學(xué)催化氧化作用實現(xiàn)原位再生，并因為陰極自由電子的注入保持其吸附、催化活性及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，相對于普通吸附型濾芯，該電化學(xué)水處理反應(yīng)器在較長時間內(nèi)可以實現(xiàn)重復(fù)使用而不用更換吸附材料，從而實現(xiàn)對水中污染物的高效、長效及低耗處理。