一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置及方法，以传统长方体电催化反应槽为基础，在反应槽内阴极和阳极之间设置两块筛板，两块筛板间填充二氧化锰颗粒，并在两块筛板间设置通气管，用于通入二氧化硫气体。接通电流的同时向待处理废水中通入二氧化硫气体，使得一部分有机物在溶液中被反应生成的Mn

【技术实现步骤摘要】
一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置及方法
本专利技术属于环境保护中废水处理
，具体涉及一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置及方法。
技术介绍
随着世界各国工业的迅猛发展，废水的排放量急剧增加，尤其是化学、农药、染料、医药、食品等行业排放的废水，其浓度高、色度大、毒性强，含有大量生物难降解的成分，给全球带来了严重的水体污染。常用的废水处理技术主要有物理法、化学法、生物法，其中，物理法、化学法容易引起二次污染；生物法以其经济性和较高的处理效率成为目前使用广泛的、能使污染物最终无机化、矿物化的方法，但它只能有效地处理生物相容的有机物。当废水中含有难降解有机物或生物毒性污染物时(如许多芳香烃及其衍生物)，直接利用生物法处理该废水就暴露出其局限性，当COD过高或毒性较大时，细菌就无法生存或者会急剧死去；细菌的生存环境是15～30℃，当温度不在该范围内时，细菌无法存活，或者需要花费大的资金保证其所需温室环境。针对难降解有机废水的特性，国内外研究者在现有方法的基础上发展了高级氧化技术，即利用光、声、电、磁或无毒试剂的催化氧化技术，处理有机废水，已成为当前世界水处理相当活跃的领域。高级氧化技术包括光催化氧化技术、湿式催化氧化技术、Fenton氧化技术、超临界水氧化技术、超声波氧化技术以及电催化氧化技术等。其中电催化氧化技术是利用具有高析氧电位和良好催化活性的阳极发生电极反应，产生羟基自由基等强氧化剂，从而降解废水中有机污染物的技术。与其他高级氧化技术相比，电催化氧化水处理技术反应条件温和，过程易于控制，无二次污染，其具有多功能性、高度的灵活性、易于自动化、无二次污染等其他水处理技术无法比拟的优点，尤其对那些难于生化降解、对人类健康危害极大“三致”致癌、致畸、致突变有机污染物的去除具有很高的效率，具有极大的技术优势，受到了科研工作者的广泛关注和研究。但是，电解催化过程中通常需要消耗大量的电力。因此，迫切需要开发一种低能耗的电催化氧化水处理装置及方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置及方法，采用该装置进行废水处理，能耗低，条件温和，效率高，可循化利用，并且对环境友好。一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置，包括电催化反应槽，所述电催化反应槽内设置有阴极极板和阳极极板，其中，在所述阴极极板和阳极极板之间设有两块筛板，所述两块筛板互相平行且相对设置；在所述两块筛板之间填充有若干二氧化锰颗粒；在所述两块筛板之间还设置有通气管，用于向所述电催化反应槽内通入二氧化硫气体。优选的技术方案中，所述电催化反应槽为长方体。采用传统的长方体电催化反应槽，本专利技术的结构只需要在传统长方体电催化反应槽的基础上作些改动即可，改进成本低。优选的技术方案中，所述阳极极板为涂层钛阳极极板、石墨电极极板或铅基锰合金电极极板。优选的技术方案中，所述阴极极板采用一般惰性材料，例如石墨板或不锈钢板。优选的技术方案中，所述阴极极板和阳极极板的极板间距为5～30cm。优选的技术方案中，所述阴极极板和阳极极板间的电压为3～8V。优选的技术方案中，所述二氧化硫气体的流量为2～4毫升/升水/分钟。使用上述加速电催化氧化降解有机污染物的装置来处理有机废水的方法如下：向所述电催化反应槽中加入待处理的有机废水，接通直流电源，在所述阳极极板和阴极极板间施加3～8V直流电压，同时向所述通气管中通入二氧化硫气体，二氧化硫气体的流量为2～4毫升/升水/分钟。优选的技术方案中，有机废水的温度为23℃，所述直流电压为8V，所述阴极极板和阳极极板的极板间距为15厘米。本专利技术中，当二氧化硫气体通入反应槽内时，二氧化硫和水反应产生亚硫酸根离子，然后，亚硫酸根离子和二氧化锰反应，生成不稳定的Mn3+，一部分有机物在溶液中被Mn3+降解，另一部分有机物在电极表面发生氧化反应，大大促进了氧化速度。随着锰元素的迁移，在电极表面产生的氧气又可以把被还原的锰氧化为二氧化锰，二氧化锰又会被电极表面产生的氢气在溶液中还原为Mn3+，在整个反应过程中，锰矿石被循环利用，无需再添加。可见，本专利技术利用二氧化锰及二氧化硫之间的反应增加氧化速度，大大缩短了氧化时间，节省了电力。并且，二氧化锰还可以被重复利用。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：1)本专利技术装置结构简单，改进成本低，占地面积小，效率高，耗能低，运行费用低。2)本专利技术装置可作为单独的模块进行灵活的组合，以单独的催化反应槽为一个单元，根据污水负荷的大小，可以灵活使用不同数量的电催化器单元，降低能耗。3)使用本专利技术装置进行废水处理的方法，条件温和，流程简单，效率高，二氧化锰可循环利用，对环境友好。4)使用本专利技术装置进行废水处理的方法，启动和运行处理时间短，和生物处理方法相比较，由于无须进行微生物菌种的驯化培养，污水在电催化器内停留时间仅10～50分钟，因此从进水到出水，只要最多50分钟便可完成。本专利技术的这些和其它目的、特点和优势，通过下述的详细说明，附图和权利要求得以充分体现，并可通过所附权利要求中特地指出的手段、装置和它们的组合得以实现。附图说明图1是本专利技术的加速电催化氧化降解有机污染物的装置的一具体实施例的结构示意图。图中：1、反应槽；2、阴极极板；3、阳极极板；4、筛板；5、二氧化锰颗粒；6、通气管具体实施方式以下，结合附图和实施例，对本专利技术的实施方式进行详细说明，以更清楚地理解本专利技术的
技术实现思路
。如图1所示，本专利技术的一具体实施例中，一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置，包括电催化反应槽1、阴极极板2、阳极极板3、筛板4、二氧化锰颗粒5和通气管6。阴极极板2和阳极极板3设置在电催化反应槽1内，在阴极2和阳极3之间还设有两块筛板4，两块筛板4互相平行且相对设置；在两块筛板4之间填充有若干二氧化锰颗粒5，在两块筛板4之间还设置有通气管6，用于向反应槽1内通入二氧化硫气体。上述实施例中，电催化反应槽1为长方体。上述实施例中，阳极极板3为涂层钛阳极极板、石墨电极极板或铅基锰合金电极极板。上述实施例中，阴极极板2采用一般惰性材料，例如石墨板或不锈钢板。上述实施例中，阴极极板2和阳极极板3的极板间距为5～30cm。上述实施例中，在阳极极板3和阴极极板2之间施加有3～8V的直流电压。上述实施例中，二氧化硫气体的流量为2～4毫升/升废水/分钟。以下将举例说明上述加速电催化氧化降解有机污染物的装置的使用方法和工作原理：在长方体电催化反应槽1中加入待处理的有机废水(COD浓度为1020mg/L)，接通直流电源，在阳极极板和阴极极板间施加3～8V直流电压，同时向通气管中通入二氧化硫气体，二氧化硫气体的流量为2～4毫升/升废水/分钟。电压的高低与有机物废水的温度和电极间距离有关。当通入23℃的废水时，最佳电压为8V，电极间距为15厘米。结果显示，经一级强化处理后，便可以除去80～95％的COD。当二氧化硫气体通入反应槽1内时，二氧化硫和水反应产生亚硫酸根离子，然后，亚硫酸根离子和二氧化锰反应，生成不稳定的Mn3+，一部分有机物在溶液中被Mn3+降解，另一部分有机物在电极表面发生氧化反应，大大促进了氧化速度。随着锰元素的迁移，在电极表面产生的氧气又可以把被还原的锰氧化为二氧化锰，二氧化锰又会被电极表面产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置，包括电催化反应槽，所述电催化反应槽内设置有阴极极板和阳极极板，其特征在于，在所述阴极极板和阳极极板之间设有两块筛板，所述两块筛板互相平行且相对设置；在所述两块筛板之间填充有若干二氧化锰颗粒；在所述两块筛板之间还设置有通气管，用于向所述电催化反应槽内通入二氧化硫气体。

【技术特征摘要】
1.一种加速电催化氧化降解有机污染物的装置，包括电催化反应槽，所述电催化反应槽内设置有阴极极板和阳极极板，其特征在于，在所述阴极极板和阳极极板之间设有两块筛板，所述两块筛板互相平行且相对设置；在所述两块筛板之间填充有若干二氧化锰颗粒；在所述两块筛板之间还设置有通气管，用于向所述电催化反应槽内通入二氧化硫气体。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电催化反应槽为长方体。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阳极极板为涂层钛阳极极板、石墨电极极板或铅基锰合金电极极板。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极极板采用惰性材料。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述阴极...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙梦颖，马建锋，黄文艳，王晋，杨宝珠，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32