The invention discloses an oxygen reduction biocathode and electrocatalytic membrane coupling reactor for wastewater treatment, which comprises an electrolytic cell, a cation exchange membrane separating the electrolytic cell into an anode chamber and a cathode chamber, an electrocatalytic membrane separating the anode chamber into an anode chamber water inlet chamber and an anode chamber water outlet chamber, a titanium wire mesh on the inner surface of the right wall of the electrolytic cell, a filler and a reference ratio in the cathode chamber. The cathode Bio-culture liquid circulating tank is connected with the top of the gas pump and cathode chamber through the pipeline, and the cathode Bio-culture liquid circulating tank is connected with the bottom of the first peristaltic pump and cathode chamber in turn through the pipeline. The anode permeating liquid tank is connected with the top of the outlet chamber of the anode chamber through the pipeline. The anode material trough is connected with the bottom of the second peristaltic pump and the water intake chamber of the anode chamber in turn through the pipeline. The invention has the characteristics of low energy consumption, high organic matter removal efficiency and convenient operation.
【技术实现步骤摘要】
用于废水处理的O2还原生物阴极-电催化膜耦合反应器
本专利技术涉及生物电化学技术、电催化氧化技术与膜分离
,具体的说是涉及一种用于废水处理的O2还原生物阴极-电催化膜耦合反应器。技术背景有机工业废水的处理一直是环境工程领域面临的重大挑战。电催化氧化技术,作为高级氧化技术的一种,近年来受到了研究者的广泛技术。其中,阳极氧化技术是电催化氧化技术中最常用的一种,可广泛应用于含酚废水、染料废水、含油废水等有机工业废水处理。其基本原理是在外加电压作用下阳极氧化H2O产生羟基自由基(·OH),·OH具有强氧化性且无选择性,可对废水中大多数有机污染物进行氧化分解,生成CO2或小分子有机物,达到废水处理目的。根据《应用催化剂B:环境》(AppliedCatalysisB:Environmental)期刊2017年202卷217-261页报道,目前阳极氧化技术仍然面临着能耗较高的重大挑战,其能耗大约位于几十到几千kWh/kgDOC的范围。现有研究主要通过改善阳极性能来降低阳极氧化技术的能耗,包括对阳极材料及阳极构型的探索。其中,阳极构型主要通过影响反应物及产物在阳极表面附近的传质过程来影响阳极氧化反应,进而影响能耗。中国专利200910069504.8公开了一种电催化膜反应器装置,该专利采用了一种新的阳极构型,即一种以导电耐蚀炭膜为基体、金属或金属氧化物为催化剂涂层制备的电催化膜,并以电催化膜为阳极、不锈钢网为阴极构建了电催化膜反应器。尽管在该电催化膜反应器中,水流穿过电催化膜时形成的强制对流能够改善反应的传质过程,但是由于其阴极采用的是不锈钢网,阴极还原反应在热 ...
【技术保护点】
1.用于废水处理的O2还原生物阴极‑电催化膜耦合反应器,包括电解池(16),其特征是阳离子交换膜(5)将电解池分隔成阳极室(7)和阴极室(2),电催化膜(3)将阳极室分隔成阳极室进水腔体(15)和阳极室出水腔体(4),电解池的右壁内表面设置有钛丝网(8),在阴极室(2)内设置有填料(1),在阴极室设置有参比电极(17),可调式直流稳压电源(6)通过导线分别与电催化膜(3)和钛丝网(8)连接,阴极生物培养液循环槽(9)通过管道分别与气泵(10)和阴极室(2)的顶部连接,阴极生物培养液循环槽(9)通过管道依次与第一蠕动泵(13)和阴极室(2)的底部连接;阳极渗透液槽(12)通过管道与阳极室的出水腔体(4)的顶部连接;阳极料液槽(11)通过管道依次与第二蠕动泵(14)和阳极室进水腔体(15)的底部连接。
【技术特征摘要】
1.用于废水处理的O2还原生物阴极-电催化膜耦合反应器,包括电解池(16),其特征是阳离子交换膜(5)将电解池分隔成阳极室(7)和阴极室(2),电催化膜(3)将阳极室分隔成阳极室进水腔体(15)和阳极室出水腔体(4),电解池的右壁内表面设置有钛丝网(8),在阴极室(2)内设置有填料(1),在阴极室设置有参比电极(17),可调式直流稳压电源(6)通过导线分别与电催化膜(3)和钛丝网(8)连接,阴极生物培养液循环槽(9)通过管道分别与气泵(10)和阴极室(2)的顶部连接,阴极生物培养液循环槽(9)通过管道依次与第一蠕动泵(13)和阴极室(2)的底部连接;阳极渗透液槽(12)通过管道与阳极室的出水腔体(4)的顶部连接;阳极料液槽(11)通过管道依次与第二蠕动泵(14)和阳极室进水腔体(15)的底部连接。2.根据权利要求1所述反应器,其特征是所述阳离子交换膜为聚乙烯阳离子交换膜、聚苯醚阳离子交换膜或偏氟乙烯阳离子交换膜。3.根据权利要求1所述反应器,其特征是所述填料为石墨毡、活性炭或半焦。4.根据权利要求1所述反应器,其特征是所述参比电极为饱和甘汞参比电极或Ag/AgCl参比电极。5.用用于废水处理的O2还原生物阴极-电催化膜耦合反应器对废水中有机污染物进行处理的方法,其特征是包括如下步骤:1)使用权利要求1-4之一的用于废水处理的O2还原生物阴极-电催化膜耦合反应器;2)向阳极料液槽(11)中注入待处理废水,向阴极生物培养液循环槽(9)中注入阴极生物培养液;3)打开第一蠕动泵(13)、第二蠕动泵(14)和气泵(10),使阴极室(2)和阳极室(7)中充满液体,并使阴极生物培养液中溶解氧浓度大于2mg/L;4)打开可调式直流稳压电源(6),控制电压为0.7-1.3V或控制电流为0.8...
【专利技术属性】
技术研发人员:莫颖慧,李建新,原婷婷,王虹,
申请(专利权)人:天津工业大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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