环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置及废水处理方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种环状碳纤维电极电催化

【技术实现步骤摘要】
环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置及废水处理方法


[0001]本专利技术提供了一种环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置及废水处理方法，属于工业废水处理


技术介绍

[0002]高级氧化技术凭借其独特的优势已经应用在冶炼、医药、纺织、化工等多个领域，相较于传统的污水处理工艺，高级氧化技术具有反应速率快、脱色效果好、适用范围广、无二次污染等优点。臭氧法和电催化法联用处理废水，是一种有效的水处理技术。联用这两种方法可以有效去除有机物、氮、磷、重金属等污染物，达到净化废水的目的。碳纤维电极具有体积小、重量轻、表面粗糙度大、电导率高等优点，可以提高电极的迁移率和抑制电极的污染率。因此，碳纤维电极可以提高臭氧法和电催化法联用处理废水的效率。首先，碳纤维电极具有良好的耐腐蚀性，在较高pH值条件下中也能保持良好的性能，使得臭氧法更加可行。碳纤维电极可以有效地抑制电极的污染，并且由于其表面粗糙度大、迁移率高的特点，可以改善废水处理的效率。此外，碳纤维电极的寿命也比其他电极材料要长，可以更长的时间内保持良好的性能。因此，碳纤维电极应用于臭氧法和电催化法联用处理废水中，具有显著的优势，可以大大提高废水处理的效率。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种碳纤维电极电催化
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臭氧耦合装置。
[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术采取以下技术方案：
[0005]一种环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置，其包括反应容器，反应容器顶部设有密封盖，反应容器底部与臭氧发生器连通，所述反应容器内设有进水管，进水管的进水口从密封盖的上方露出，进水管的外侧设有至少一对碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板，所述碳纤维阳极板、碳纤维C
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PTFE阴极板为首尾相接的环状电极；碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板分别与直流电源的正、负极连接；所述反应容器的下部设有端口一，用于连通减压阀或反冲洗出水，所述反应容器的上部设有端口二，用于排水或反冲洗进水。
[0006]优选地，所述臭氧发生器与反应容器底部的微孔曝气头连通；所述臭氧发生器的出口端设有气体转子流量计，用于控制并监控进入所述反应容器内混合气体的流速。
[0007]优选地，所述端口一位于反应容器一侧侧壁的最上方，端口二位于反应容器相对另一侧侧壁的最下方；所述进水口高于密封盖3
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8cm。
[0008]优选地，每对所述碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板中的碳纤维阳极板位于碳纤维C
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PTFE阴极板内侧；所述反应容器内设有一对以上碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板时，碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板间隔布置；所述反应容器内，进水管与最靠近进水管的碳纤维阳极板之间为Ⅰ区，最靠近反应容器侧壁的碳纤维C
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PTFE阴极板与反应容器侧壁之间为Ⅲ区；Ⅰ区与Ⅲ区之间为Ⅱ区；所述微孔曝气头位于Ⅰ区；所述Ⅱ区的顶部与Ⅰ区的底部连通形成气体回流。
[0009]优选地，所述进水管、微孔曝气头位于反应容器的中心轴上，碳纤维阳极板、碳纤维C
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PTFE阴极板的中心与反应容器的中心轴重合。
[0010]优选地，所述碳纤维阳极板、碳纤维C
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PTFE阴极板通过电极固定架垂直固定于反应容器内，电极间距为2
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15cm；所述反应容器内设有1
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8对碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板。
[0011]更优选地，所述反应容器、进水管、密封盖、电极固定架的材质为聚四氟乙烯或高密度聚乙烯；所述微孔曝气头的材质为纯钛、不锈钢或陶瓷。
[0012]本专利技术还提供了一种废水处理方法，采用上述环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置，包括以下步骤：
[0013]步骤1)：废水从进水口进入反应容器的同时开启臭氧发生器；
[0014]步骤2)：在反应容器中投加电解质；开启直流电源，电流通过碳纤维C
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PTFE阴极板、碳纤维阳极板，与反应容器内的废水组成回路，耦合臭氧对废水进行处理；
[0015]步骤3)：未充分利用的多余气体通过顶部出气口回流至装置底部进气口，使残留的臭氧和氧气被充分利用；
[0016]步骤4)：废水处理完成后，由装置侧边出水口排出，在3～5次处理周期后，对装置内部进行反冲洗，以恢复装置的污水处理效果。
[0017]优选地，所述步骤1)中废水的进水量控制在容器体积的3/4
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4/5，通过与端口一连接的减压阀控制反应容器内的压力为0.1
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1.6MPa；所述臭氧发生器产生的混合气体中臭氧的浓度为10
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50mg/L，混合气体的流苏为0.1
‑
2L/min。
[0018]优选地，所述步骤2)中的电解质为硫酸钠，电解质的浓度为0.01
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0.1mol/L；所述直流电源通电后的电流为100
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800mA，通电时间为10
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180min。
[0019]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]1、本专利技术将电解法与臭氧氧化法化结合起来用于印染废水的处理当中，在两种工艺叠加的基础上，臭氧还可以与碳纤维C
‑
PTFE阴极板上原位产生的H2O2发生协同作用，产生比O3氧化性更强的
·
OH，提高废水中难降解污染物的处理效果。
[0021]2、本专利技术将环状碳纤维材料用作电极板，使用环状碳纤维把装置内污水分隔成封闭区域，碳纤维布不仅充当电极，还起到了过滤的作用，强化了羟基自由基及污染物的传质。利用反冲洗对电极上的污染物进行冲刷，从而提高电极的重复利用效果。
[0022]3、本专利技术装置将进水端延伸至曝气口上方3～8cm处、增强臭氧气体与废水的混合效果，增加传质效率，同时设置气体回流管路，将残余臭氧重新回用，提高臭氧的利用效率。
[0023]4、本专利技术装置结构简简单、便于操作、废水处理效率高，可适用于不同的工业废水处理场景，既可以单独使用，也可以连入工业废水装置流程中组合使用，具有良好的应用前景。
附图说明
[0024]图1为实施例1提供的环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置的透视图；
[0025]图2为图1的俯视图；
[0026]图3为实施例2提供的环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置的结构示意图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
[0028]实施例1
[0029]如图1
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2所示本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环状碳纤维电极电催化
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臭氧耦合装置，其特征在于，包括反应容器(2)，反应容器(2)顶部设有密封盖(10)，反应容器(2)底部与臭氧发生器(1)连通，所述反应容器(2)内设有进水管(8)，进水管(8)的进水口(7)从密封盖(10)的上方露出，进水管(8)的外侧设有至少一对碳纤维阳极板和碳纤维C
‑
PTFE阴极板，所述碳纤维阳极板、碳纤维C
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PTFE阴极板为首尾相接的环状电极；碳纤维阳极板和碳纤维C
‑
PTFE阴极板分别与直流电源(12)的正、负极连接；所述反应容器(2)的下部设有端口一(11)，用于连通减压阀或反冲洗出水，所述反应容器(2)的上部设有端口二(4)，用于排水或反冲洗进水。2.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化
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臭氧耦合装置，其特征在于，所述臭氧发生器(1)与反应容器(2)底部的微孔曝气头(9)连通；所述臭氧发生器(1)的出口端设有气体转子流量计(5)，用于控制并监控进入所述反应容器内混合气体的流速。3.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化
‑
臭氧耦合装置，其特征在于，所述端口一(11)位于反应容器(2)一侧侧壁的最上方，端口二(4)位于反应容器(2)相对另一侧侧壁的最下方；所述进水口(7)高于密封盖(10)3
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8cm。4.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化
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臭氧耦合装置，其特征在于，每对所述碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板中的碳纤维阳极板位于碳纤维C
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PTFE阴极板内侧；所述反应容器(2)内设有一对以上碳纤维阳极板和碳纤维C
‑
PTFE阴极板时，碳纤维阳极板和碳纤维C
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PTFE阴极板间隔布置；所述反应容器(2)内，进水管(8)与最靠近进水管(8)的碳纤维阳极板之间为Ⅰ区，最靠近反应容器(2)侧壁的碳纤维C
‑
PTFE阴极板与反应容器(2)侧壁之间为Ⅲ区；Ⅰ区与Ⅲ区之间为Ⅱ区；所述微孔曝气头(9)位于Ⅰ区；所述Ⅱ区的顶部与Ⅰ区的底部连通形成气体回流。5.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化
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臭氧耦合装置，其特征在于，所述进水管(8)、微孔曝气...

【专利技术属性】
技术研发人员：李方，张钊，王绍贤，沈忱思，方小峰，张星冉，刘艳彪，田晴，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：