高效电化学反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种高效电化学反应器，包括一密封的槽体，槽体内平行排列有若干块极板，极板之间还设有搅拌桨叶，通过转轴使其转动。本实用新型专利技术将水流与极板间的一维接触改为了三维接触，结构合理，反应充分。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

High efficiency electrochemical reactor

The utility model relates to an efficient electrochemical reactor, which comprises a sealed trough body, wherein a plurality of polar plates are arranged in parallel, and a stirring paddle is arranged between the polar plates, and is rotated by a rotating shaft. The utility model changes the one-dimensional contact between the water flow and the polar plate to the three-dimensional contact, the structure is reasonable and the reaction is sufficient.

【技术实现步骤摘要】

本技术属于环保污水处理领域，更具体地，涉及电化学处理法中所用的电化学反应器。
技术介绍
电化学在水处理中主要起的反应有氧化、还原、间接氧化、间接还原、电絮凝、电气 浮、电芬顿效应，其中对COD去除主要是电絮凝、氧化及芬顿效应， 一个好的反应器设计，必 须考虑到三个效应反应的充分性，这些反应的充分性与反应器的水流方式有着非常大的关 联。 现有的电化学反应器结构主要有串联式和并联式两种，参见图1，图2。其结构都 是将多块极板平行排列在槽体中，通过布水管、集水管来控制水流方向，其流道设计都是一 维接触，也就是说水与极板是面与面一个方向接触，接触不均匀，不充分，进而影响了前述 几个反应的充分性。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种结构合理，反应充分的电化学反应器。 在电化学反应过程中，电极表面可以产生一些活性中间产物，如0H、 0CL—、 H202、 03等，这些中间产物参与氧化污染物，使污染物降解去除。 (1)产生羟基自由基('0H)。羟基的氧化电位2.82，高于氯、臭氧、双氧水等其它 强氧化性物质，物理吸附态的"活泼氧"('OH)主要起电化学燃烧作用，使有机物完全氧化， 这是一个不可逆转过程。有机物浓度较高时发生的是直接电氧化，而在有机物浓度较低时， 则发生的是与'0H的反应，如下所示 H20 — 0H+H++e 有机物+'OH—产物 2'OH —H20+l/202 电化学氧化可以发生类芬顿(Fenton)反应，产生'OH氧化有机污染物，有机物的电化学氧化是由以下的步骤组成(以甲苯的电化学氧化为例) 02+2H++2e — H202 Mox+e —Mred Mred+H202 — Mox+ 0H+0H— 甲苯+0H —苯甲醛，苯甲醇 0H+Mred — Mox+0H— 氧分子在阴极表面还原生成H202， H202与还原态金属发生Fenton反应生成'0H，降 解有机物。 (2)产生次氯酸根(0CL—)。电化学处理含氯有机废水时有机物去除主要是通过间 接过程实现的，即氯化物电化学氧化生成次氯酸盐，次氯酸根再氧化降解有机物。在含氯溶液中，0CL—通过以下反应实现 2CL—— CL2+2e CL2+H20 — HOCL+HCL HOCL — H++0CL— 明电解产生的氯气/次氯酸盐的间接氧化起主要作用。该方法已被有效应用于印染废水、甲醛废水、垃圾渗滤液的处理。 有氯离子存在情况下阳极发生以下三个反应 HO— — OH+e CL— — CL+e 2CL— — CL2+2e 同时发生以下反应 CL2+ OH — HOCL+CL— CL2+2H20 — H0CL+H30++CL— H0CL+H20 — H30++0CL— 这些具有氧化作用的含氯物质('CL，CL2，0CL—等)与羟基自由基('0H)共同氧化 降解有机污染物。 (3)产生臭氧(03)。还有研究者认为阳极可产生03，从而氧化降解有机物，电化学 方法可以在线产生03，它比空气放电产生03要方便得多。03通过以下反应产生的 3H20 — 03 (g) +6e+6H+ 02+H20 — 03 (aq) +2e+2H+ 03具有很强的氧化能力，可以通过电化学过程在线产生03，用于水中污染物的氧 化降解、杀菌消毒等。(4)产生过氧化氢(H202)。在前面没已经提到02在阴极得电子，发生还原反应生成 H202。其形成过程可能是吸附在阴极催化剂表面的02通过捕获电子，形成过氧基离子02—，然 后通过一系列反应形成H202。 02+e — 02— 02—+H+ — H02 02—+H02. — 02+H02— 2H02 — H202+02 H02—+H+ — H202 在上述知识前提下，专利技术人认为，找出水流动态与COD去除关联的最佳模型与参 数，是本技术的关键。在此基础上，为完成专利技术目的，本技术采用的技术方案是这 样的 高效电化学反应器，包括一密封的槽体，槽体内平行排列有若干块极板，其特征在 于极板之间还设有搅拌桨叶，通过转轴使其转动。 本技术还可采用以下进一步的技术方案每块极板上均过水口 ；搅拌桨叶的 长度与极板高度之比为0. 8-0. 9 ;搅拌桨叶的转速为每分钟70-80转。 本技术在传统反应器的基础上增加了一个搅拌装置，搅拌可以使参加反应的 物料混合均匀，强化相间反应均匀，强化羟基氧化反应，并能降低极板浓差，消除极板钝化现象。同时，极板上的过水口使得水可以在极板间流动，这样，水与极板在X轴方向与Y轴、 Z轴方向都有接触，是三维的旋流式接触，故能显著提高处理效率。 对有关反应器液相流态特征的研究，对于更好地了解反应器性能和进行反应器设 计具有重要意义。专利技术人进行了大量的实验，结合液体流动模型，对几项主要参数进行试验 比较，得到更优化的技术方案，能进一步提高COD去除率。附图说明图1是现有技术中串联式反应器的水流示意图。图2是现有技术中并联式反应器的水流示意图。 图3是本技术的结构示意图。 图4是本技术搅拌部分的示意图。 图5是本技术的水流示意图。具体实施方式参见图1，图2。 1为极板，2为水流方向，两种设计方式中，水流与极板都是一维的 接触。 参见图3至图4。本实施例包括槽体11，槽体上带有上盖板12，使整个槽体密封， 长宽高分别为500mm、200mm、150mm ;槽体两侧分别设有进水口 13和出水口 14，槽体内平行 排列有若干块极板15，极板上开有过水口 18，该过水口可以是在极板上开一通孔，也可以 是在极板边缘的缺口 ；本实施例还包括一搅拌装置，由转轴16、驱动轮17和桨叶19组成， 桨叶19长度为120mm，固定于转轴上，设置在每两块相邻的极板之间，驱动轮17带动转轴 16转动，转速为每分钟80转。 参见图5。本实施例的水流在桨叶作用下，一方面旋转流动，一方面作穿越极板的 流动，从而与极板三维接触。 对桨叶长度的研究 1)小试: 实验在长度=500咖宽度=200咖高度=150mm的反应器内进行，其具体型式如 图3所示。为便于观察，反应器由有机玻璃制成。为防止搅拌桨在搅拌过程中受力不均，相 邻叶片互成90。角均布在搅拌轴上。叶片端部与极板距离均为2mm。实验时以同一厂家同 一批次电镀废水为介质，试验电压IIOV，试验电流5A，试验反应时间5min。在同样的外加电 压、外加电流，在处理同样污水，我们分别进行了不同的小试试验。电压IIOV，电流5A，处理 量3L，反应时间5分钟，分别对COD去除和氰化物去除进行对比。A/B指反应器转页长度与 反应器剖面高度比例，本小试反应器剖面高度与极板高度一致，均为15cm。<table>table see original document page 5</column></row><table> 2)中试 实验在长度=1200咖，宽度=500咖，高度=400mm的反应器内进行，其具体型式如图3所示。为便于观察，反应器由有机玻璃制成。为防止搅拌桨在搅拌过程中受力不均， 相邻叶片互成90。角均布在搅拌轴上。叶片端部与极板距离均为2mm。实验时以同一厂家 同一批次电镀水为介质，试验电压16本文档来自技高网...

【技术保护点】
高效电化学反应器，包括一密封的槽体，槽体内平行排列有若干块极板，其特征在于：极板之间还设有搅拌桨叶，通过转轴使其转动。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王万寿，
申请(专利权)人：王万寿，
类型：实用新型
国别省市：86[中国|杭州]