一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器及其應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器及其應(yīng)用，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器，包括電解槽，設(shè)置于電解槽內(nèi)的陰極、陽極和顆粒電極，以及直流電源，所述電解槽包括圓筒狀的電解反應(yīng)區(qū)、固接于電解反應(yīng)區(qū)上部的漏斗狀的固液分離區(qū)、連接于電解反應(yīng)區(qū)下部的布水布?xì)鈪^(qū)；所述陰極為圓筒狀不銹鋼網(wǎng)、沿電解反應(yīng)區(qū)的內(nèi)壁環(huán)繞布置；所述陽極為薄壁不銹鋼圓筒，不銹鋼圓筒內(nèi)的管狀紫外燈光源照射區(qū)域為光催化反應(yīng)區(qū)；所述顆粒電極為球形顆粒光催化電極。本發(fā)明所述的用于難降解有機廢水處理的流化床光催化三維電解反應(yīng)器，具有處理效率高、運行穩(wěn)定等優(yōu)點，在難降解高鹽度有機廢水處理方面具有廣闊的市場應(yīng)用前景。
【專利說明】
一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器及其應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器及其應(yīng)用，屬于污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]難降解有機廢水處理一直是水污染控制領(lǐng)域的一個難題。電分解是除去工業(yè)廢水中有害雜質(zhì)的一種有效方法，目前在制藥、化工、印染等行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的研究和應(yīng)用。三維電反應(yīng)器因在傳統(tǒng)二維電解槽電極間裝填粒狀電極材料，增加了電極的面體比，改善了水相傳質(zhì)效果，提高了電解效率，成為電分解技術(shù)的一個發(fā)展方向，更具工程實際價值。但由于廢水中有機污染物極易沉積在顆粒電極表面，導(dǎo)致三維電反應(yīng)器的電極阻塞和短路，使得反應(yīng)器運行的穩(wěn)定性變差，顯著降低電解效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，提出一種設(shè)備體積小、穩(wěn)定性好、可連續(xù)有效去除水相有機物的流化床光催化三維電解反應(yīng)器及用于水相有機物分解的處理方法。
[0004]所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器，包括電解槽，設(shè)置于電解槽內(nèi)的陰極、陽極和顆粒電極，以及直流電源，所述電解槽包括圓筒狀的電解反應(yīng)區(qū)、固接于電解反應(yīng)區(qū)上部的漏斗狀的固液分離區(qū)、連接于電解反應(yīng)區(qū)下部的布水布?xì)鈪^(qū);所述的固液分離區(qū)設(shè)有出口，布水布?xì)鈪^(qū)底部設(shè)有入口；所述陰極為圓筒狀不銹鋼網(wǎng)、沿電解反應(yīng)區(qū)的內(nèi)壁環(huán)繞布置;所述陽極為薄壁不銹鋼圓筒，不銹鋼圓筒內(nèi)的管狀紫外燈光源照射區(qū)域為光催化反應(yīng)區(qū)，管狀紫外燈光源置于光催化反應(yīng)區(qū)中心位置，不銹鋼圓筒同時作為反光筒及導(dǎo)流筒;所述顆粒電極為球形顆粒光催化電極;所述直流電源為直流穩(wěn)流電源，提供槽電壓、電流密度電場條件，可實現(xiàn)水相有機物有效分解。所述球形顆粒催化電極是以顆?；钚蕴繛檩d體，以T12為電極活性組分，采用溶膠凝膠浸漬法制備得到，顆粒粒徑為20-40目。所述電解槽內(nèi)徑與電解反應(yīng)區(qū)高度之比為1:5。
[0005]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述球形顆粒光催化電極是以負(fù)載T12顆粒活性炭和覆膜顆?；钚蕴繕?gòu)成，兩者質(zhì)量比例為4:1。
[0006]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述球形顆粒光催化電極中負(fù)載T12顆粒活性炭為電極活性組分，兼作光催化劑。
[0007]在本發(fā)明的一種實施方式中，負(fù)載T12顆?；钚蕴坎捎萌苣z凝膠浸漬法制備得到，顆粒直徑為20-40目，膨化態(tài)密度為40kg/m3。
[0008]在本發(fā)明的一種實施方式中，電解反應(yīng)區(qū)下部的布水布?xì)鈪^(qū)包括穿孔管布水器、
穿孔管曝氣器。
[0009]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器還有進水栗、氣栗O
[0010]在本發(fā)明的一種實施方式中，管狀紫外燈光源的外面套有石英玻璃套管。
[0011]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器還有進水管、進氣管、出水管。
[0012]在本發(fā)明的一種實施方式中，所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器的固液分離區(qū)還設(shè)有固液分離擋板、溢流堰。
[0013]本發(fā)明還提供應(yīng)用所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器處理廢水的方法，包括印染廢水、葉酸生產(chǎn)廢水。
[0014]在本發(fā)明的一種實施方式中，處理的廢水為葉酸生產(chǎn)廢水或印染廢水，電解槽電壓為12V，電解時間90min，顆粒電極膨化態(tài)密度為40kg/m3，紫外線波長為254nm，功率為100W，廢水由進水栗經(jīng)電解槽底穿孔管布水器進入光催化反應(yīng)區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)，處理后的廢水經(jīng)固液分離區(qū)后排出。
[0015]本發(fā)明采用流化態(tài)顆粒電極，可使顆粒電極處于高度流化狀態(tài)，電極表面粘附的污染物會因摩擦不斷脫落;同時在顆粒電極表面負(fù)載催化劑，采用壓縮空氣氣流流化，可以增加廢水的溶解氧量，可以促進光催化，有助于污染物的分解。本發(fā)明采用流化態(tài)三維電解與光催化耦合，既解決了固定床三維電解反應(yīng)器的電極阻塞和短路問題，同時也可以顯著提高廢水中有機物的降解效率。
【附圖說明】
[0016]圖1本發(fā)明一種實施方式中所述流化床電解裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。1、光催化氧化反應(yīng)器外壁，2-1、管狀紫外燈光源，2-2、石英玻璃套管，2-3整流器，3、陽極(導(dǎo)流筒)，4、穿孔管布水器，5、穿孔管曝氣器，6、進水管，7、進氣管，8、固液兩相分離器，9、出水管，10、固液分離擋板，11、溢流堰，12、陰極，13、進水栗，14、氣栗，15、負(fù)載T12顆粒活性炭，16、覆膜顆粒活性炭。
[0017]圖2電解葉酸廢水結(jié)果。
[0018]圖3電解印染廢水結(jié)果。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進行進一步描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此本發(fā)明重點是一種流化床電解裝置，對不同有機廢水具有通用性。
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示的流化床光催化三維電解反應(yīng)器，包括電解槽，設(shè)置于電解槽內(nèi)的陰極
12、陽極3和顆粒電極，以及進水栗13、氣栗14、穿孔管布水器4、穿孔管曝氣器5、進水管6、進氣管7、出水管9，所述電解槽包括光催化氧化反應(yīng)器外壁1、壁內(nèi)的圓筒狀的電解反應(yīng)區(qū)、固接于電解反應(yīng)區(qū)上部的漏斗狀的固液分離區(qū)、連接于電解反應(yīng)區(qū)下部的布水布?xì)鈪^(qū)。電解槽內(nèi)徑與電解反應(yīng)區(qū)高度之比為1:5。
[0022]固液分離區(qū)設(shè)有出口，布水布?xì)鈪^(qū)底部設(shè)有入口。固液分離區(qū)還設(shè)有固液分離擋板I O、溢流堰11。
[0023]陰極12為圓筒狀不銹鋼網(wǎng)、沿電解反應(yīng)區(qū)的內(nèi)壁環(huán)繞布置；陽極3為薄壁不銹鋼圓筒，不銹鋼圓筒內(nèi)的管狀紫外燈光源2-1照射區(qū)域為光催化反應(yīng)區(qū)，管狀紫外燈光源2-1置于光催化反應(yīng)區(qū)中心位置，不銹鋼圓筒同時作為反光筒及導(dǎo)流筒。管狀紫外燈光源的外面套有石英玻璃套管2-2。
[0024]流化床光催化三維電解反應(yīng)器還設(shè)有直流電源，直流電源經(jīng)整流器2-3，提供槽電壓、電流密度電場條件，可實現(xiàn)水相有機物有效分解。
[0025]所述球形顆粒光催化電極包括負(fù)載T12顆?；钚蕴?5、覆膜顆粒活性炭16，兩者比例為4:1。負(fù)載T12顆?；钚蕴繛殡姌O活性組分，以顆?；钚蕴繛檩d體，兼作光催化劑，以T12為電極活性組分，采用溶膠凝膠浸漬法制備得到，顆粒直徑為20-40目，膨化態(tài)密度為40kg/m3 ο覆膜顆?；钚蕴靠梢杂深w?；钚蕴拷?jīng)醋酸纖維溶液浸泡得到。
[0026]實施例2
[0027]應(yīng)用實施例1的反應(yīng)器處理葉酸生產(chǎn)廢水，廢水水質(zhì)為:COD 6000?8000mg/l，鹽16000mg/l，pH 2.3?2.5，苯堿500mg/l，NH3-N 900mg/l，T-N600mg/1，稀釋一倍后進水。槽電壓為12V，電解時間90min，顆粒電極膨化態(tài)密度為40kg/m3，紫外線波長為254nm，功率為100W，廢水由進水栗經(jīng)槽底布水流分布器進入光催化反應(yīng)區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)，處理后的廢水經(jīng)固液分離后排出。廢水處理效果見圖2。
[0028]如果將實施例1球形顆粒光催化電極中負(fù)載T12顆?；钚蕴亢透材ゎw?；钚蕴康馁|(zhì)量比例調(diào)整為3:1，則COD去除率下降5%。
[0029]實施例3
[0030]應(yīng)用實施例1的反應(yīng)器處理紡織園區(qū)印染廢水。廢水水質(zhì)為:C0D 498?1257mg/l，BOD 131.21?200.53mg/l，pH 9?11，濁度880?7832NTU，色度210?632倍。槽電壓為 12V，電解時間90min，顆粒電極膨化態(tài)密度為40kg/m3，紫外線波長為254nm，功率為100W，廢水由進水栗經(jīng)槽底布水流分布器進入光催化反應(yīng)區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)，處理后的廢水經(jīng)固液分離后排出。廢水處理效果見圖3。
[0031]如果將實施例1球形顆粒光催化電極中負(fù)載T12顆?；钚蕴康念w粒直徑調(diào)整為45目則COD去除率下降3.52%。
[0032]雖然本發(fā)明已以較佳實施例公開如上，但其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可做各種的改動與修飾，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所界定的為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，包括電解槽，設(shè)置于電解槽內(nèi)的陰極、陽極和顆粒電極，以及直流電源，所述電解槽包括圓筒狀的電解反應(yīng)區(qū)、固接于電解反應(yīng)區(qū)上部的漏斗狀的固液分離區(qū)、連接于電解反應(yīng)區(qū)下部的布水布?xì)鈪^(qū)；所述的固液分離區(qū)設(shè)有出口，布水布?xì)鈪^(qū)底部設(shè)有入口；所述陰極為圓筒狀不銹鋼網(wǎng)、沿電解反應(yīng)區(qū)的內(nèi)壁環(huán)繞布置;所述陽極為薄壁不銹鋼圓筒，不銹鋼圓筒內(nèi)的管狀紫外燈光源照射區(qū)域為光催化反應(yīng)區(qū)，管狀紫外燈光源置于光催化反應(yīng)區(qū)中心位置，不銹鋼圓筒同時作為反光筒及導(dǎo)流筒;所述顆粒電極為球形顆粒光催化電極;所述直流電源為直流穩(wěn)流電源，提供槽電壓、電流密度電場條件，可實現(xiàn)水相有機物有效分解。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，所述球形顆粒光催化電極是以負(fù)載T12顆?；钚蕴亢透材ゎw?；钚蕴繕?gòu)成;其中，負(fù)載T12顆?；钚蕴渴且灶w?；钚蕴繛檩d體，以T12為電極活性組分，采用溶膠凝膠浸漬法制備得到，顆粒粒徑為20-40目，膨化態(tài)密度為40kg/m3。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，負(fù)載T12顆?；钚蕴亢透材ゎw粒活性炭的質(zhì)量比例為4:1。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，所述球形顆粒光催化電極中負(fù)載T12顆?；钚蕴繛殡姌O活性組分，兼作光催化劑。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，所述電解槽內(nèi)徑與電解反應(yīng)區(qū)高度之比為1:5。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，電解反應(yīng)區(qū)下部的布水布?xì)鈪^(qū)包括穿孔管布水器、穿孔管曝氣器。7.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器，其特征在于，所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器還有進水栗、氣栗、進水管、進氣管、出水管;管狀紫外燈光源的外面套有石英玻璃套管;所述流化床光催化三維電解反應(yīng)器的固液分離區(qū)還設(shè)有固液分離擋板、溢流堰。8.—種應(yīng)用權(quán)利要求1-5任一所述的一種流化床光催化三維電解反應(yīng)器處理廢水的方法，其特征在于，所述廢水包括印染廢水、葉酸生產(chǎn)廢水。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，在處理的廢水為葉酸生產(chǎn)廢水或印染廢水，電解槽電壓為12V，電解時間90min，顆粒電極膨化態(tài)密度為40kg/m3，紫外線波長為254nm，功率為100W，廢水由進水栗經(jīng)電解槽底穿孔管布水器進入光催化反應(yīng)區(qū)、電解反應(yīng)區(qū)，處理后的廢水經(jīng)固液分離區(qū)后排出。
【文檔編號】C02F9/08GK105906116SQ201610424867
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】高永 , 王國華, 張曼瑩, 史亞, 傅小飛, 孔峰
【申請人】常州市新鴻醫(yī)藥化工技術(shù)有限公司