一种双旋转电极电催化反应器及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种双旋转电极电催化反应器及其应用，金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内，圆盘阴极和圆盘阳极分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器的阴极和阳极，电刷滑环固定于金属转轴上且该电刷滑环分别通过线路与电源的正负极连接，金属转轴的顶端与电机输出轴连接，反应器壳体的底部设有进水口，反应器壳体的上部设有出水，废水由进水口进入反应器壳体并经过电催化氧化还原处理后由出水口排出。本发明专利技术电流效率高、传质速度快且具有较高的催化效率。

A Double Rotating Electrode Electrocatalytic Reactor and Its Application

The invention discloses a double rotating electrode electrocatalytic reactor and its application. The metal rotating shaft is vertically parallel inserted in the reactor shell, the disk cathode and the disk anode are fixed on two metal rotating axes respectively as cathode and anode of the electrocatalytic reactor, and the brush sliding ring is fixed on the metal rotating shaft, and the brush sliding ring is connected with the positive and negative poles of the power supply through the circuit, and the metal rotating shaft is connected with the positive and negative poles of the power supply respectively. The top of the reactor shell is connected with the output shaft of the motor. The bottom of the reactor shell is provided with a water inlet, and the upper part of the reactor shell is provided with a water outlet. The wastewater enters the reactor shell from the water inlet and is discharged from the outlet after electrocatalytic oxidation and reduction treatment. The invention has high current efficiency, fast mass transfer speed and high catalytic efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种双旋转电极电催化反应器及其应用
本专利技术属于电化学废水处理装置
，具体涉及一种双旋转电极电催化反应器及其应用。
技术介绍
目前，国内一般的水处理技术主要有：物理化学技术、生物技术、化学技术。在物理化学技术中，污染物只是发生转移，还需要进一步处理；在生物技术中，反应进程中的pH、碳组分、溶解氧等条件很难控制，而且会产生副产物，后处理程序也需要去除副产品，如生物量、有机物、浊度和有害细菌分泌物等；在化学技术中，需要投加药剂来去除水中污染物，反应中会有很多副反应发生。其中，电催化技术，不需添加氧化还原试剂，在反应过程中产生的自由基可以直接与废水中的污染物反应，可以有效避免二次污染问题；另外，通过外加电流电压控制反应条件，可控性较强；反应器设备及操作简单，如设计合理，会达到较好的处理效果。因此，电化学技术以好控制、无污染、效率高而成为目前国内外具有应用前景的水处理技术之一。一个性能好的电催化反应器对电催化反应处理废水的效果至关重要，常用的电催化反应器主要有固定式电极电催化反应器，包括平行板电极反应器、固定床电极反应器；移动式电极电催化反应器，包括旋转电极、移动床电极。例如，公告号为CN10515922274B的专利技术专利公开了一种电催化氧化反应器，虽然该反应器设置的有布水装置具有布水均匀、处理量大等优点，但是存在传质效率低，反应慢，能耗大等缺陷。鉴于此，设计一种电流效率高、布水均匀、传质效率高且电催化效率高的电催化电极反应器迫在眉睫，对于提升电催化处理废水的效率非常有利。
技术实现思路
为了克服现有技术中电极间阻力大、电流效率低及废水溶液中传质效率低所导致的电催化效率低、处理效果不好等问题，本专利技术提供了一种电流效率高、传质速度快且具有较高催化效率的双旋转电极电催化反应器及其应用。本专利技术为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种双旋转电极电催化反应器，其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、阴极圆盘、阳极圆盘、电刷滑环、电机和电源，其中金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内，该金属转轴的上部通过轴套与反应器壳体固定，金属转轴的底部通过轴承固定于反应器壳体的底部，至少一组阴极圆盘和至少一组阳极圆盘分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器的阴极和阳极，阴极圆盘和阳极圆盘上下错位交替排列并均匀分布于整个反应器壳体内部，电刷滑环固定于金属转轴上且该电刷滑环分别通过线路与电源的正负极连接，金属转轴的顶端与电机输出轴连接，反应器壳体的底部设有进水口，反应器壳体的上部设有出水，废水由进水口进入反应器壳体并经过电催化氧化还原处理后由出水口排出。优选的，所述阴极圆盘和阳极圆盘均为带孔圆盘，该阳极圆盘和阴极圆盘分别通过不锈钢螺钉均匀固定在两个金属转轴上，阴极圆盘和阳极圆盘的上下间距为5-25mm，圆盘材料根据处理污染物的不同选择具有不同催化性能的物质。优选的，所述金属转轴为导电的不锈钢转轴，该金属转轴的顶端通过联轴器与电机输出轴相连，用于为金属转轴提供旋转动力。优选的，所述电源采用直流稳压电源，其电压范围为0-32V，电流范围为0-100A。本专利技术所述的双旋转电极电催化反应器的应用，其特征在于：所述双旋转电极电催化反应器用于电催化去除废水中的亚硝酸盐，其中阴极圆盘选用钛/二氧化钛/氧化镍圆盘作为电催化反应器的阴极，固定该阴极圆盘的金属转轴通过电刷滑环与电源负极相连，阳极圆盘选用石墨圆盘作为电催化反应器的阳极，固定阳极圆盘的金属转轴通过电刷滑环与电源正极相连，电机为金属转轴的旋转提供动力，接通直流稳压电源后通过进水口阀门控制进水量，含亚硝酸盐废水通过进水口进入反应器壳体，打开电机控制金属转轴转动，相邻阴极圆盘和阳极圆盘之间具有切向水流，提高废水溶液传质效率，反应器壳体上部设置有出水口，反应后的溶液通过出水口从反应器壳体排出完成废水中亚硝酸盐的电催化去除。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、将阴极圆盘和阳极圆盘以一定间距固定在金属转轴上，阴极圆盘和阳极圆盘错位交替排列，间距小、阻力小且电流效率高；2、阴极圆盘、阳极圆盘同时同向转动，圆盘交叉点有相反方向的切向水流，加快废水溶液中传质过程，提高传质效率，从而加快物质的电催化进程，提升电催化效率；3、阴极圆盘及阳极圆盘通过螺钉固定在金属转轴上，易于拆装，可根据处理污染物的不同更换阴极圆盘和阳极圆盘，比传统的固定电极更加方便快捷。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术阴极圆盘与阳极圆盘的旋转方式图；图3是本专利技术阴极圆盘与金属转轴连接部位的结构示意图。图中：1-反应器壳体，2-阴极圆盘，3-出水口，4-进水口，5-金属转轴，6-轴承，7-电刷滑环，8-电机，9-螺钉，10-电源，11-阀门。具体实施方式以下通过实施例对本专利技术的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本专利技术上述内容实现的技术均属于本专利技术的范围。实施例如图1-2所示，一种双旋转式电极电催化反应器，以100mm*80mm*100mm的有机玻璃缸作为反应器壳体1，轴承6固定在反应器壳体1底部，金属转轴5为不锈钢材质（直径5mm），金属转轴5的底部固定在轴承6中进行旋转，金属转轴5的上部通过电刷滑环7（内径5mm，外径19mm）连接直流电源10，阴极圆盘2（外径27.5mm，厚度3mm，以下圆盘参数相同）选用钛/二氧化钛/氧化镍圆盘，该阴极圆盘2固定到金属转轴5上作为电催化反应器的阴极，此圆盘材质对亚硝酸盐的电催化还原具有较高的电催化反应活性，而且具有较高的电催化稳定性，固定阴极圆盘2的金属转轴5通过电刷滑环7连接到直流电源10的负极，阳极圆盘选择石墨圆盘，该阳极圆盘固定到金属转轴5上作为电催化反应器的阳极，固定阳极圆盘的金属转轴通过电刷滑环7连接到直流电源10的正极，通过螺钉9（直径1mm）将圆盘阴极2和圆盘阳极分别固定到金属转轴5（详见附图3），电机8与金属转轴5连接为金属转轴5旋转提供动力，反应器壳体1底部有进水口4，通过阀门11控制进水量，废水通过进水口进入反应器壳体1后，打开电机8控制金属转轴5转动，相邻阴极圆盘和阳极圆盘之间具有切向水流，提高废水溶液传质效率，反应器壳体1上部设置有出水口3，反应后的溶液通过阀门11从出水口排出。具体运行过程为：打开电源，打开进水口阀门，含亚硝酸根的废水通过进水口进入反应器壳体，开启电机，控制金属转轴带动阴极圆盘和阳极圆盘转动，开始反应，经过一定时间后，打开出水口阀门，通过出水口排出处理过的废水溶液。以上实施例描述了本专利技术的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本专利技术原理的范围下，本专利技术还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本专利技术保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双旋转电极电催化反应器，其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、圆盘阴极、圆盘阳极、电刷滑环、电机和电源，其中金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内，该金属转轴的上部通过轴套与反应器壳体固定，金属转轴的底部通过轴承固定于反应器壳体的底部，至少一组圆盘阴极和至少一组圆盘阳极分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器的阴极和阳极，圆盘阴极和圆盘阳极上下错位交替排列并均匀分布于整个反应器壳体内部，电刷滑环固定于金属转轴上且该电刷滑环分别通过线路与电源的正负极连接，金属转轴的顶端与电机输出轴连接，反应器壳体的底部设有进水口，反应器壳体的上部设有出水，废水由进水口进入反应器壳体并经过电催化氧化还原处理后由出水口排出。

【技术特征摘要】
1.一种双旋转电极电催化反应器，其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、圆盘阴极、圆盘阳极、电刷滑环、电机和电源，其中金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内，该金属转轴的上部通过轴套与反应器壳体固定，金属转轴的底部通过轴承固定于反应器壳体的底部，至少一组圆盘阴极和至少一组圆盘阳极分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器的阴极和阳极，圆盘阴极和圆盘阳极上下错位交替排列并均匀分布于整个反应器壳体内部，电刷滑环固定于金属转轴上且该电刷滑环分别通过线路与电源的正负极连接，金属转轴的顶端与电机输出轴连接，反应器壳体的底部设有进水口，反应器壳体的上部设有出水，废水由进水口进入反应器壳体并经过电催化氧化还原处理后由出水口排出。2.根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述圆盘阴极和圆盘阳极均为带孔圆盘，该圆盘阳极和圆盘阴极分别通过不锈钢螺钉均匀固定在两个金属转轴上，圆盘阴极和圆盘阳极的上下间距为5-25mm，圆盘材料根据处理污染物的不同选择具有不同催化性能的物质。3.根据权利要求1所述的双旋转电极电...

【专利技术属性】
技术研发人员：申战辉，彭格格，刘道儒，马源浩，史嘉璐，
申请(专利权)人：河南师范大学，
类型：发明
国别省市：河南,41