一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法制造方法及图纸

一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，涉及化工设备技术领域，它包括高功率模拟太阳能光源、光电池、电解装置、测量装置、排气装置和聚光透镜，高功率模拟太阳能光源通过光线与光电池连接，光电池正极和负极分别与正极棒和负极棒连接，正极棒和负极棒置于电解装置内，电解装置与测量装置和排气装置分别连接，电解装置通过光线与聚光透镜连接。本太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法采用的能源为太阳能，无二次污染、节约环保，该降解方法具有工艺简单和成本低等优点；该方法苯酚的去除快速、效果好。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法
：本专利技术涉及化工设备
，具体涉及一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法。
技术介绍
：随着经济的发展，工业有机废水的种类和排放量日益增加，全球对水中有机污染物的治理越来越重视。我国的地表水和地下水都受到工业有机废水的严重污染，对工业有机废水的治理刻不容缓。这些污染物毒性强，成分复杂，难降解，对环境污染严重，对人体具有致癌、致畸、致突变等作用。苯酚及酚类物质作为重要的化工原料被用于很多工业生产中，因此苯酚废水是工业有机废水的主要来源之一，苯酚废水的处理也一直是研究的重点之一。含酚类废水危害性大、污染范围广。如果废水中的苯酚未降解就排入水中的话，其会慢慢消耗水中的溶解氧，将会导致水体中溶解氧的含量大幅度降低，破坏水体中氧的平衡，危害水中动植物的生存。当水体中苯酚含量为0.002~0.015mg/L时，加氯消毒苯酚会与氯反应产生氯酚，因为有臭味而不能作饮用水。当水体中苯酚含量为0.1~0.2mg/L时，鱼类会有酚味，浓度过高时将引起鱼类大量死亡。鱼类对酚类物质能承受的毒害极限浓度一般在4~15mg/L，但苯酚毒性强，其对鱼类毒害极限浓度为0.2mg/L。用未经降解的含酚废水直接灌溉农田，苯酚的毒性会使农作物枯死，造成农作物减产并会对农田造成损坏。苯酚可以对包括人在内的各种生物造成毒害。如果人的皮肤和黏膜与苯酚直接接触的话会形成不溶性蛋白质，导致细胞失去活力，苯酚的浓度过高还会使蛋白质变性。更为严重的是苯酚还能进一步向人体组织深处渗透，导致人体全身中毒，甚至引发癌症。经常饮用含有苯酚的水会导致头晕、贫血等症状，使人体的神经系统受到损害。通过上面的叙述，苯酚废水不仅能水体及水中的鱼类造成毒害，还会对土壤及农作物造成污染，更会对我们人体健康造成严重威胁，因此如何高效地治理苯酚废水将是全球面临的一项艰巨任务。难降解有机废水的治理是目前环保领域公认的难题，随着人们对难降解有机污水的认识不断深入，难降解有机污水处理技术取得了显著的进展。目前的研究中，国内外苯酚废水处理方法归纳起来主要有物理处理法、生物处理法、化学处理法。随着能源危机与环境污染的加剧及人们对环境保护的重视，如何高效降解污水中的有机污染物成为研究的重点，传统的污水处理方法存在化石能源消耗高，降解不彻底造成二次污染等问题。
技术实现思路
：本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的不足之处，而提供一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，它结合废水治理和太阳能利用，以模拟苯酚废水处理为目标，基于我们已经建立的STEP理论过程，全部以太阳能为能源，同时利用光-电-热一体化耦合作用将难降解有机废水氧化降解处理。本专利技术采用的技术方案为：一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，包括高功率模拟太阳能光源、光电池、电解装置、测量装置、排气装置和聚光透镜，高功率模拟太阳能光源通过光线与光电池连接，光电池正极和负极分别与正极棒和负极棒连接，正极棒和负极棒置于电解装置内，电解装置与测量装置和排气装置分别连接，电解装置通过光线与聚光透镜连接。所述的光电池为多级硅基太阳能电池，多级硅基太阳能电池由三个以上基本硅基光电池单元串联而成。所述的电解装置包括反应釜体、反应釜帽、压力表、排气阀、电极套管和热电偶套管，所述的电极套管包括正电极套管和负电极套管，所述的反应釜体顶端通过螺纹与反应釜帽连接，反应釜帽上设有四个连接口，四个连接口分别与压力表、热电偶套管、正电极套管和负电极套管连接，压力表与导气管连接，导气管上安装排气阀。所述的反应釜体采用304不锈钢加工制成，其容积为59～84ml。所述的电极套管采用304不锈钢做外壳，其电极杆外壁包裹聚四氟乙烯。所述的热电偶套管与反应釜帽焊接形成一个整体。所述的反应釜体与反应釜帽连接处设有密封圈，密封圈采用聚四氟乙烯密封圈。所述的压力表、正电极套管和负电极套管与连接口连接处涂有密封胶。所述的压力表量程大于3MPa。方法步骤如下：1）取50mL浓度500mg/L的电解质Na2SO4和50mL浓度0.05mol/L的苯酚溶液放置在电解装置中；2）通过聚光透镜调节电解装置中的温度，保持电解装置中的温度为200～220摄氏度；3）通过测量装置保持电解装置中的电压为3.5～4.5V；4）将高功率模拟太阳能光源转化为光电池的电能，通过光电池对电解装置中的溶液进行电解，电解时间为0.8～1.2小时；5）完成苯酚的降解工作。本专利技术的有益效果是：此方法采用的能源为太阳能，无二次污染、节约环保。该降解方法具有工艺简单和成本低等优点；该方法苯酚的去除快速、效果好。附图说明：图1是本专利技术系统构建图；图2是本专利技术电解装置结构图；图3是本专利技术反应釜体和反应釜帽连接图；图4是本专利技术反应釜帽俯视图；图5是本专利技术吸光值A与苯酚浓度之间关系的线性关系图；图6是本专利技术苯酚溶液浓度随时间变化曲线图；图7是本专利技术苯酚溶液化学需氧量去除率随时间变化曲线图。具体实施方式：参照各图，一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，包括高功率模拟太阳能光源8、光电池7、电解装置1、测量装置4、排气装置5和聚光透镜6，高功率模拟太阳能光源8通过光线与光电池7连接，光电池7正极和负极分别与正极棒3和负极棒2连接，正极棒3和负极棒2置于电解装置1内，电解装置1与测量装置4和排气装置5分别连接，电解装置1通过光线与聚光透镜6连接。所述的光电池7为多级硅基太阳能电池，多级硅基太阳能电池由三个以上基本硅基光电池单元串联而成。所述的电解装置1包括反应釜体102、反应釜帽107、压力表101、排气阀106、电极套管104和热电偶套管103，所述的电极套管104包括正电极套管和负电极套管，所述的反应釜体102顶端通过螺纹与反应釜帽107连接，反应釜帽107上设有四个连接口108，四个连接口108分别与压力表101、热电偶套管103、正电极套管和负电极套管连接，压力表101与导气管105连接，导气管105上安装排气阀106。所述的反应釜体102采用304不锈钢加工制成，其容积为59～84ml。所述的电极套管104采用304不锈钢做外壳，其电极杆外壁包裹聚四氟乙烯。所述的热电偶套管103与反应釜帽107焊接形成一个整体。所述的反应釜体102与反应釜帽107连接处设有密封圈，密封圈采用聚四氟乙烯密封圈。所述的压力表101、正电极套管和负电极套管与连接口108连接处涂有密封胶。所述的压力表101量程大于3MPa。方法步骤如下：1）取50mL浓度500mg/L的电解质Na2SO4和50mL浓度0.05mol/L的苯酚溶液放置在电解装置1中；2）通过聚光透镜6调节电解装置1中的温度，保持电解装置1中的温度为200～220摄氏度；3）通过测量装置4保持电解装置1中的电压为3.5～4.5V；4）将高功率模拟太阳能光源8转化为光电池7的电能，通过光电池7对电解装置1中的溶液进行电解，电解时间为0.8～1.2小时；5）完成苯酚的降解工作。以下实施例中太阳能光-热-电转换系统均高功率模拟太阳能光源8、光电池7、电解装置1、测量装置4、排气装置5和聚光透镜6等组成。高功率模拟太阳能光源8：高功率氙灯（1000w），高功率卤钨（汞）灯（1000-1500w）。测量装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，其特征在于：包括高功率模拟太阳能光源（8）、光电池（7）、电解装置（1）、测量装置（4）、排气装置（5）和聚光透镜（6），高功率模拟太阳能光源（8）通过光线与光电池（7）连接，光电池（7）正极和负极分别与正极棒（3）和负极棒（2）连接，正极棒（3）和负极棒（2）置于电解装置（1）内，电解装置（1）与测量装置（4）和排气装置（5）分别连接，电解装置（1）通过光线与聚光透镜（6）连接。

【技术特征摘要】
1.一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，其特征在于：包括高功率模拟太阳能光源（8）、光电池（7）、电解装置（1）、测量装置（4）、排气装置（5）和聚光透镜（6），高功率模拟太阳能光源（8）通过光线与光电池（7）连接，光电池（7）正极和负极分别与正极棒（3）和负极棒（2）连接，正极棒（3）和负极棒（2）置于电解装置（1）内，电解装置（1）与测量装置（4）和排气装置（5）分别连接，电解装置（1）通过光线与聚光透镜（6）连接。2.根据权利要求1所述的一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，其特征在于：所述的光电池（7）为多级硅基太阳能电池，多级硅基太阳能电池由三个以上基本硅基光电池单元串联而成。3.根据权利要求1所述的一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，其特征在于：所述的电解装置（1）包括反应釜体（102）、反应釜帽（107）、压力表（101）、排气阀（106）、电极套管（104）和热电偶套管（103），所述的电极套管（104）包括正电极套管和负电极套管，所述的反应釜体（102）顶端通过螺纹与反应釜帽（107）连接，反应釜帽（107）上设有四个连接口（108），四个连接口（108）分别与压力表（101）、热电偶套管（103）、正电极套管和负电极套管连接，压力表（101）与导气管（105）连接，导气管（105）上安装排气阀（106）。4.根据权利要求2所述的一种太阳能高温高压电化学降解苯酚的装置及方法，其特征在于：所述的反应釜体（102）采用304不锈钢加工制成，其容...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂春红，王宝辉，隋欣，
申请(专利权)人：东北石油大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23