流化床式三相电极反应器及其处理高浓度有机废水的方法技术

本发明专利技术公开了属于高浓度有机废水的电化学处理技术领域的一种流化床式三相电极反应器。该反应器由电解槽、电极插槽、负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板、不锈钢阴极板、含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极、挡板、布气板、进气管、电线和稳压稳流电源组成。在电解槽的侧壁中下部开设进气管的插孔；在电解槽的底部安装布气板，在布气板的上方安装挡板；在电解槽上共安装有4个电极插槽，用于插入不锈钢阴极板和负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板，将含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极均匀投入阴极板和阳极板之间的空隙中。本发明专利技术制得的流化床式三相电极反应器对高浓度有机废水处理效率高、成本低、操作简单。

Fluidized bed three-phase electrode reactor and method for treating high concentration organic waste water

The invention discloses a fluidized bed type three-phase electrode reactor belonging to the electrochemical treatment technology field of high concentration organic wastewater. The reactor consists of electrolytic cell and electrode slot, loaded with Pt doped SrO-PbO MgO coated titanium anode plate, stainless steel plate, the middle layer containing MnO2 supported Ag doped SnO2-CeO2 activated alumina particle electrode, baffle, gas distribution plate, an air inlet pipe, wire and stabilized power supply. Open lower jack intake pipe in the electrolytic cell wall; installation of air distribution plate in the bottom of the electrolyzer, installed in the air distribution plate above the baffle; the electrolytic bath is provided with 4 slots for inserting electrode, stainless steel plate and the load of Pt doped SrO-PbO MgO coated titanium anode plate, load Ag doped SnO2-CeO2 activated alumina particle electrode containing MnO2 intermediate layer into uniform gap between the cathode plate and the anode plate. The fluidized bed three-phase electrode reactor prepared by the invention has the advantages of high treatment efficiency, low cost and simple operation for the high concentration organic wastewater.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于高浓度有机废水的电化学处理
，具体涉及一种。
技术介绍
电催化氧化技术通过产生羟基自由基等强氧化性的活性基团来降解废水中的有机污染物，具有无二次污染、成本低、适用性强、效率高等特点，在处理高浓度、难生化降解废水方面具有应用潜力。为增强难生化降解废水的电催化处理效果，提高电解槽单位体积有效反应面积、传质效果和电流效率是非常关键的问题，因此需要开发新型高效的电催化反应器。同时，将反应器的开发和与之相匹配的电极制备相结合进行，使电极的催化效率得到充分发挥是目前研究的重点之一。因此选择适合的电极材料和对其改性，以改善电极的表面催化性能，便成了电化学工作者研究的新课题。近30年来，钛基阳极板已发展成为金属氧化物电极的主要形式，目前修饰钛电极所使用的金属氧化物主要有氧化钌、氧化锰、氧化铅、氧化钼、氧化铱、锡锑氧化物等。电催化电极的表面微观结构和状态是影响电催化性能的重要因素，而电极的制备方法直接影响到电极的表面结构，因而选择合适的电极制备方法是提高电极电催化活性至关重要的关键环节。目前还缺少将反应器的开发和与之相匹配的电极制备相结合方面的研究。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种。本专利技术的具体内容如下:流化床式三相电极反应器由电解槽(I)、电极插槽(2)、负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板(3)、不锈 钢阴极板⑷、含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极(5)、挡板(6)、布气板(7)、进气管(8)、电线(9)、稳压稳流电源(10)组成。在电解槽(I)的侧壁中下部开设进气管(8)的插孔；在电解槽(I)的底部安装布气板(7)，在布气板(X)上均匀开设孔径为Imrn的布气孔，布气板(X)位于进气管(8)的上方；在布气板(7)的上方安装挡板(6)，在挡板(6)上均匀开设孔径为2mm的小孔；在电解槽(I)上共安装有4个电极插槽(2)，每两个插槽为一对，分别位于电解槽(I)的正面和对面壁上，插槽上均匀分布宽度为2mm的卡位,用于插入不锈钢阴极板(4)和负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板(3)，卡位的间距为IOmm;用电线(9)将不锈钢阴极板⑷和负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板(3)与稳压稳流电源(10)相连；最后将含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极(5)均匀投入不锈钢阴极板(4)和负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板(3)之间的空隙中。在运用流化床式三相电极反应器处理高浓度有机废水时，最佳的工作条件为:pH值为4.5，电压为12V，处理时间为150min。其中，所述负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板由如下方法制备:(I)用240号氧化铝耐水砂纸将钛片表面打磨至出现金属光泽，然后将其放入培养皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗除油30min，取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗，然后放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min ；(2)将步骤⑴得到的钛片放置在10%的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗后放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用；(3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀钼得到物质A，其中阴极靶材为钼片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0X10_2pa，功率为100W，氩气压力为Ipa ；(4)将正丁 醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液AjfSr(NO3)2溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;将Pb (NO3)2溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;将Mg(NO3)2.6H20溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ；(5)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比10: 10:1混合，得到溶液E1，将溶液El与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F1-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ；[0011 ] (6)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比5: 5:1混合，得到溶液E2，将溶液E2与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ；(7)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1:1:1混合，得到溶液E3，将溶液E3与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ；(8)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1:1: 5混合，得到溶液E4，将溶液E4与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ；(9)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1:1: 10混合，得到溶液E5，将溶液E5与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ；(10)将步骤(3)得到的物质A浸入到溶液Fl-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质BI ；(11)将物质BI浸入到溶液F1-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质B2 ；(12)将物质B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，得到物质B3 ；(13)将物质B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质B4 ；(14)将物质B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，得到物质Cl ；(15)将物质Cl浸入到溶液F2-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质C2 ；(16)将物质C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，得到物质Dl ；(17)将物质Dl浸入到溶液F3-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，得到物质D2 ；(18)将物质D2浸入到溶液F3-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质D3 ；(19)将物质D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，得到物质El ；(20)将物质El浸入到溶液F4-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°c条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质E2 ；本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流化床式三相电极反应器，其特征在于，该流化床式三相电极反应器由电解槽、电极插槽、负载Pt掺杂SrO?PbO镀MgO膜钛基阳极板、不锈钢阴极板、含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2?CeO2活性氧化铝粒子电极、挡板、布气板、进气管、电线和稳压稳流电源组成；在电解槽的侧壁中下部开设进气管的插孔；在电解槽的底部安装布气板，在布气板上均匀开设孔径为1mm的布气孔，在布气板的上方安装挡板，在挡板上均匀开设孔径为2mm的小孔；在电解槽上共安装有4个电极插槽，用于插入不锈钢阴极板和负载Pt掺杂SrO?PbO镀MgO膜钛基阳极板；含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2?CeO2活性氧化铝粒子电极均匀分布在阴极板和阳极板之间的空隙中；其中，负载Pt掺杂SrO?PbO镀MgO膜钛基阳极板由如下方法制备：(1)用240号氧化铝耐水砂纸将钛片表面打磨至出现金属光泽，然后将其放入培养皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗除油30min，取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗，然后放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min；(2)将步骤(1)得到的钛片放置在10％的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗后放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用；(3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理10min，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀铂得到物质A，其中阴极靶材为铂片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0×10?2pa，功率为100W，氩气压力为1pa；(4)将正丁醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液A；将Sr(NO3)2溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B；将Pb(NO3)2溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C；将Mg(NO3)2·6H2O溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D；(5)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比10∶10∶1混合，得到溶液E1，将溶液E1与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F1?1、溶液F1?2、溶液F1?3、溶液F1?4；(6)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比5∶5∶1混合，得到溶液E2，将溶液E2与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F2?1、溶液F2?2；(7)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1∶1∶1混合，得到溶液E3，将溶液E3与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F3?1、溶液F3?2、溶液F3?3；(8)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1∶1∶5混合，得到溶液E4，将溶液E4与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F4?1、溶液F4?2；(9)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1∶1∶10混合，得到溶液E5，将溶液E5与溶液 A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F5?1、溶液F5?2、溶液F5?3、溶液F5?4；(10)将步骤(3)得到的物质A浸入到溶液F1?1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B1；(11)将物质B1浸入到溶液F1?2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质B2；(12)将物质B2浸入到溶液F1?3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B3；(13)将物质B3浸入到溶液F1?4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质B4；(14)将物质B4浸入到溶液F2?1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质C1；(15)将物质C1浸入到溶液F2?2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质C2；(16)将物质C2浸入到溶液F3?1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质D1；(17)将物质D1浸入到溶液F3?2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件...

【技术特征摘要】
1.一种流化床式三相电极反应器，其特征在于，该流化床式三相电极反应器由电解槽、电极插槽、负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板、不锈钢阴极板、含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极、挡板、布气板、进气管、电线和稳压稳流电源组成；在电解槽的侧壁中下部开设进气管的插孔；在电解槽的底部安装布气板，在布气板上均匀开设孔径为1mm的布气孔，在布气板的上方安装挡板，在挡板上均匀开设孔径为2mm的小孔；在电解槽上共安装有4个电极插槽，用于插入不锈钢阴极板和负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板；含MnO2中间层的负载Ag掺杂SnO2-CeO2活性氧化铝粒子电极均匀分布在阴极板和阳极板之间的空隙中；其中，负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板由如下方法制备: (1)用240号氧化铝耐水砂纸将钛片表面打磨至出现金属光泽，然后将其放入培养皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗除油30min，取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗，然后放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min ； (2)将步骤(1)得到的钛片放置在10%的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗后放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用； (3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理lOmin，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀钼得到物质A，其中阴极靶材为钼片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0X10_2pa，功率为100W，氩气压力为Ipa ； (4)将正丁醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液AJfSr(NO3)2溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B ;将Pb (NO3)2溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C ;将Mg(NO3)2.6H20溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D ； (5)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比10: 10: I混合，得到溶液E1，将溶液El与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液Fl-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4 ； (6)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比5: 5: I混合，得到溶液E2，将溶液E2与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2 ； (7)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1:1:1混合，得到溶液E3，将溶液E3与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3 ； (8)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1:1: 5混合，得到溶液E4，将溶液E4与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2 ； (9)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1:1: 10混合，得到溶液E5，将溶液E5与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4 ； (10)将步骤(3)得到的物质A浸入到溶液Fl-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质BI ； (11)将物质BI浸入到溶液F1-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质B2 ； (12)将物质B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质B3 ；(13)将物质B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质B4 ； (14)将物质B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质Cl ； (15)将物质Cl浸入到溶液F2-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质C2 ； (16)将物质C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质Dl ； (17)将物质Dl浸入到溶液F3-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质D2 ； (18)将物质D2浸入到溶液F3-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质D3 ； (19)将物质D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质El ； (20)将物质El浸入到溶液F4-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质E2 ； (21)将物质E2浸入到溶液F5-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，得到物质Fl ； (22)将物质Fl浸入到溶液F5-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在100°C条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780°C条件下焙烧4h，得到物质F2 ； (23)将物质F2浸入到溶液F5-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸溃，3h后取出晾干，然后在10...

【专利技术属性】
技术研发人员：豆俊峰，郑现明，丁爱中，许新宜，郑蕾，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：