本实用新型专利技术公开一种光电化学电解设备，包括电解槽、石英管、紫外灯和电极板，电极板设置有若干片，呈由上而下间隔排列，电极板的其一半部位表面上涂覆有金属氧化物涂层形成阳极部，另一半部位的表面涂覆有半导体光催化剂涂层形成阴极部，两阴极部之间具有一阳极部，两电极板之间均设置有绝缘间隔件，且各电极板通过绝缘支撑杆串接在一起，石英管竖立穿过各电极板，且石英管的上端端部向上穿出电解槽外。与现有技术相比，其可使紫外光光化学氧化、光催化氧化和电催化氧化处理技术具有协同效应，使污水的整一降解过程迅速，高效，具有结构简易，易维护，拆装方便，制作成本低的优点。本实用新型专利技术还公开一种用于该光电化学电解设备的电极板。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种污水处理装置，特别是涉及一种将光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术于一体并形成协同效应的光电化学电解设备。
技术介绍
世界性的环境污染与生态破坏使人们对高效、节能、无二次污染的环境治理技术给予极大的关注。近年来，光催化氧化技术和电催化氧化技术作为有毒或难生物降解的有机污染物的处理方法引起了国内外学者持续的关注，这两种技术都具有结构简单、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染等优点，成为当前环境污染控制领域中最为活跃的两个研究热点，并显示出广阔的应用前景。光催化技术是在半导体光催化剂的作用下，利用光能将污染物分解为无毒或毒性较低的物质的过程。基本原理是：当半导体光催化剂受到能量大于禁带宽度的光照射时，其价带上的电极受到激发，越过禁带进入导带，在价带上留下带正电的空穴，此光生空穴具有极强氧化性，可以夺取水中的电子，生产氧化性很强的羟基自由基，羟基自由基能够对电极表面附近的有机污染物进行无选择性的氧化，而且能发生所谓的“电化学燃烧”过程将有机物彻底氧化为CO2和水；但在实际应用中，光催化氧化过程需要通入电子捕获剂，用于捕获光生电子，才能有效快速氧化降解有机物，常用的电子捕获剂是氧气。从工程角度出发，光催化处理有机废水通常采用两种反应系统：一种是悬浮光催化剂水处理系统，即将粉体状光催化剂材料分散于污水中，再施加光辐射，因光催化剂与有机污染物接触面积大，表现出良好的光催化氧化效率，多数情况下可以将有机物彻底矿化。然而，悬浮相粉体材料存在着难以回收、容易中毒等缺点；这些缺点使得该体系难以成为一项实用的技术。另一种是固定化系统，即将光催化剂固化到适当载体上，再施加以光辐射，该系统还可借助于外加电场提高光催化反应效率；其原理是：在光催化体系中外加电场可以在光电极内部产生一个电位梯度，使得光生电子在电场作用下迁移到对电极，载流子得以分离，减少“电子-空穴”的重新复合，这样就能在半导体中维持较高的空穴浓度，有利于充分发挥光生空穴的氧化作用，从而提高光催化反应的效率。固定化技术克服了悬浮相体系中光催化剂难回收的缺点，并借助外电场来抑制“电子-空穴”的简单复合，相对来说实用性更强。但负载后催化剂的比表面积减小而带来的量子效应和表面和界面效应减弱等问题仍悬而未决。电催化技术是指在外电场的作用下使电极、电解质界面上的电荷转移加速反应的一种催化作用，所选用的电极材料在通电过程中具有催化剂的作用，从而改变电极反应速率或反应方向，而其本身并不发生质的变化；即电催化作用包含电极反应和催化作用两个方面，因此电催化电极必需同时具有这两种功能：①能导电和比较自由地传递电子；②能对反应底物进行有效的催化活化作用。在电催化过程必可避免阳极有氧气的析出，在单一的电催化氧化降解有机物中，氧气的析出被认为是副反应，浪费电能；因为阳极电解析出的氧气的氧化能力远不如羟基自由基、双氧水和臭氧，因此，阳极析出的氧气大部分析出到空气中，这就是等于浪费电能。为了抑制析氧副反应的发生，通常采用高析氧过电位的电极材料，如没有电催化活性的二氧化锡/钛基阳极，二氧化铅阳极，或者是掺杂硼的金刚石电极材料；这类材料的析氧过电位高，因此能有效减少析氧副反应发生，提高了电解效率。但这类材料的阳极的使用导致槽压高，实际能耗还是很高，因此并没有根本上解决能耗的问题。另外，电催化主要是将有机物降解成小分子的有机物，很难将有机物彻底降解成二氧化碳和水。光化学氧化也是常用的一种有机废水处理方法。光化学氧化是在光的作用下发生的化学反应。光化学反应需要有机分子吸收特定波长的电磁辐射，受激发、产生分子激发态，之后才会发生化学变化到另外一个稳态，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学氧化技术存在以下不足：(1)在紫外光照射下，某些有机物能直接分解成小分子有机物或者是二氧化碳和水，但只能针对少部分有机物才有效，且光降解有机物的效率较低；(2)通常，光化学氧化技术需要加入臭氧、过氧化氢等作为氧化剂，过氧化氢在紫外光照射下能转变成氧化性能更强的羟基自由基，使污染物在紫外光照射下氧化分解。综上所述，各种方法单一使用时均存在一定的局限性。因此，如何将各氧化技术联合应用并形成协同效应，保证水质处理效果,是当今难降解有机物废水处理的研究方向。现市出上出现了采用光化学氧化和电催化氧化协同处理的装置，如中国专利技术专利，2004年2月25日公开的公开号为CN1477061A的光电协同高效净化饮用水的技术及装置，其包括有集成的光解电解的一体化反应器、紫外灯、作为电解阳板的网孔材料的内筒筒体和作为电解阴极的反应器的外筒筒体，利用紫外灯发出的紫外光的光解和电极电解的联合作用，通过产生具有协同增效作用的净水效应，可迅速有效降解水中的有机污染物。然而，经实验表明，该装置对污水的处理效果还是不太理想；从实施例二可以看出，该装置对有机碳的去除率以及对五氯酚的处理效果都较低；并受该装置的整体结构限制，存在以下几个技术问题：(1)采用圆筒套圆筒的结构，单个电解槽中能够受到光照的阳极面积受限，仅为圆柱形阳极的内表面；(2)所选用的阳极材料为单一功能的材料，如二氧化钌/钛基电极、二氧化铅/钛基电极为电催化阳极，不具有光催化活性；二氧化钛/钛基电极为惰性电极，具有光催化性能，而不具备电催化活性；(3)阴极采用不锈钢或石墨材料，没有光催化性能；因此公开号为CN1477061A的专利所公开的该设备的处理效果略差。有鉴于此，本专利技术人对上述问题进行深入研究，遂于本案产生。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种光电化学电解设备，其可将光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术于一体，并使之形成协同效应，具有降解速度快，效率高，结构简易的优点。本技术的另一目的在于提供一种用于该光电化学电解设备的电极板，其与紫外灯配合使用时能够实现将光化学氧化技术、光催化氧化技术和电催化氧化技术于一体，并使之形成协同效应，对污水的降解速度快，且效率高。为了达成上述目的，本技术的解决方案是：光电化学电解设备，包括电解槽及设于电解槽内的石英管、紫外灯和电极板，该紫外灯竖立于该石英管内，该电解槽上设置有污水进口和处理水出口；上述电极板设置有若干片，各电极板平放设置，并呈由上而下间隔排列，每一电极板具有对半设置的阳极部和阴极部，上述电极板的第一半部位表面上涂覆有具有电催化活性的金属氧化物涂层，此电极板的第一半部位为上述阳极部，上述电极板的第二半部位的表面涂覆有具有光催化活性的半导体光催化剂涂层，上述电极板的第二半部位为上述阴极部；上下设置的两电极板中处于上方的电极板的阳极部与处于下方的电极板的阴极部呈上下相对设置，两电极板之间均设置有绝缘间隔件，且各电极板通过绝缘支撑杆串接在一起，上述石英管竖立穿过各上述电极板，并与上述电极板套紧配合，且上述石英管的上端端部向上穿出上述电解槽外。上述石英管设置有若干个，上述紫外灯相应设置有若干个，并与上述石英管一一相对应设置，各上述紫外灯通过导线与外界电源电连接。上述电极板为网孔板。上述电极板为金属钛板，上述本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种光电化学电解设备，包括电解槽及设于电解槽内的石英管、紫外灯和电极板，该紫外灯竖立于该石英管内，该电解槽上设置有污水进口和处理水出口；其特征在于：上述电极板设置有若干片，各电极板平放设置，并呈由上而下间隔排列，每一电极板具有对半设置的阳极部和阴极部，上述电极板的第一半部位表面上涂覆有具有电催化活性的金属氧化物涂层，此电极板的第一半部位为上述阳极部，上述电极板的第二半部位的表面涂覆有具有光催化活性的半导体光催化剂涂层，上述电极板的第二半部位为上述阴极部；上下设置的两电极板中处于上方的电极板的阳极部与处于下方的电极板的阴极部呈上下相对设置，两电极板之间均设置有绝缘间隔件，且各电极板通过绝缘支撑杆串接在一起，上述石英管竖立穿过各上述电极板，并与上述电极板套紧配合，且上述石英管的上端端部向上穿出上述电解槽外。
【技术特征摘要】
1.一种光电化学电解设备，包括电解槽及设于电解槽内的石英管、紫外灯和电极板，该紫外灯竖立于该石英管内，该电解槽上设置有污水进口和处理水出口；其特征在于：上述电极板设置有若干片，各电极板平放设置，并呈由上而下间隔排列，每一电极板具有对半设置的阳极部和阴极部，上述电极板的第一半部位表面上涂覆有具有电催化活性的金属氧化物涂层，此电极板的第一半部位为上述阳极部，上述电极板的第二半部位的表面涂覆有具有光催化活性的半导体光催化剂涂层，上述电极板的第二半部位为上述阴极部；上下设置的两电极板中处于上方的电极板的阳极部与处于下方的电极板的阴极部呈上下相对设置，两电极板之间均设置有绝缘间隔件，且各电极板通过绝缘支撑杆串接在一起，上述石英管竖立穿过各上述电极板，并与上述电极板套紧配合，且上述石英管的上端端部向上穿出上述电解槽外。
2.如权利要求1所述的光电化学电解设备，其特征在于：上述石英管设置有若干个，上述紫外灯相应设置有若干个，并与上述石英管一一相对应设置，各上述紫外灯通过导线与外界电源电连接。
3.如权利要求1所述的光电化学电解设备，其特征在于：上述电极板为网孔板。
4.如权利要求1所述的光电化学电解设备，其特征在于：上述电极板为金属钛板，上述金属氧化物涂层为含有RuO2的复合金属氧化物涂层或者含有IrO2的多元氧化物涂层，上述半导体光催化剂涂层为Cu2O涂层、ZnO涂层、SnO2涂层、TiO2涂层中的一种。
5.如权利要求4所述的光电化学电解设备，其特征在于：上述复合金属氧化物涂层为RuO2-TiO2复合金属氧化物涂层、RuO2-TiO2-SnO2复合金属氧化物涂层、RuO2-SnO2复合金属氧化物涂层、RuO2-Ta2O5复合氧化物涂层中的一种；上述多元氧化物涂层为IrO2-TiO2二元氧化物涂层、IrO2-TiO2-SnO2三元氧化物涂层、IrO2-SnO2二元氧化物涂层、IrO2-Ta2O2二元氧化物涂层中的一种。
6.如权利要求1所述的光电化学电解设备，其特征在于：上述电解槽呈方形结构，上述电解槽呈其上下两端为敞开状的中空结构，上述电解槽的上端端面锁固有密封电解槽上端开口的上密封盖，上述上密封盖上具有与电解槽的中空腔室相通的出水管，上述石英管的上端端部紧密穿出上密封盖外；上述电解槽的下端端面锁固有密封电解槽下端开口的下密封盖，上述下密封盖上具有与电解槽的...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴允苗，朱君秋，
申请(专利权)人：泉州师范学院，
类型：新型
国别省市：福建;35
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