本发明专利技术属于水处理技术领域，具体是一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺，解决了牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水时传质受限的难题。所述装置，包括若干波纹圆筒阳极及阳极连接盘和若干波纹圆筒阴极及阴极连接盘，波纹圆筒阴极及阴极连接盘相对外壳静止，阳极连接盘的中心连接转轴。所述工艺，利用旋转的波纹圆筒阳极及阳极连接盘、静止的波纹圆筒阴极及阴极连接盘以及H2O2溶液组成超重力多级牺牲阳极电Fenton反应体系。本发明专利技术可强化电Fenton反应的传质过程，电极面积利用率、氧气利用率、H2O2的生产率，处理效率均会提高，设备体积小，负荷低，能耗低，适合连续运行、规模处理。
【技术实现步骤摘要】
超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺
本专利技术属于水处理
，具体涉及一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺。
技术介绍
随着石油化工、染料和医药等工业的快速发展，废水中难降解有机物的数量和种类增加，对其处理难度也增大，处理方法的研究也越来越多。其中常规物理法和生化法均较难处理。目前，国内外研究者针对难降解废水特性，采用了许多高级氧化技术处理，如:电化学氧化、湿式氧化、超临界氧化、光催化氧化、芬顿(Fenton)氧化、超声氧化等，其中电化学法和Fenton氧化法相结合的电Fenton法是用电化学法产生的Fe2+和H2O2作为Fenton试剂的持续来源，H2O2在Fe2+的催化作用下生成强氧化能力的.0H，.0H可与废水中的有机物发生反应，分解或改变其电子云密度和结构，有利于凝聚和吸附过程的进行，从而对大多数有机物分解、絮凝，进而使废水得以降解。电Fenton法处理难降解废水具有降解速度较快、矿化度较高的优点，并且工艺和设备相对简单、易于实现自动控制、反应条件温和，是处理难降解废水具有发展潜力的方法之一。电Fenton法可分为牺牲阳极电Fenton法、阴极电Fenton法、利用电极反应生成Fenton试剂方法等。其中牺牲阳极电Fenton法是利用可溶性阳极产生Fe2+,与投加的H2O2构成Fenton试剂，进而降解废水。在此过程中，阴极和阳极上分别发生析氢和析氧反应，气体以气泡的形式会附着于 电极表面从而造成有效电极面积减小。而且阳极溶解的Fe2+和H2O2在废水中的传输过程易产生浓差极化。电极表面的传质以及废水中离子间的传质受阻，从而影响着电Fenton法处理废水的效率,这就需要研制高传质效率的电Fenton反应器及其工艺。
技术实现思路
本专利技术为了解决牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水时传质受限的难题，提供了一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置及工艺。本专利技术采用如下的技术方案实现: 超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置，包括有机玻璃外壳，外壳内置若干波纹圆筒阳极及阳极连接盘和若干波纹圆筒阴极及阴极连接盘，波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极同心交替排列，各波纹圆筒阴极底端连接于阴极连接盘，各波纹圆筒阳极顶端连接于阳极连接盘，波纹圆筒阴极及阴极连接盘相对外壳静止，各波纹圆筒阴极的自由端与阳极连接盘之间以及各波纹圆筒阳极的自由端与阴极连接盘之间均留有距离，连接波纹圆筒阳极的阳极连接盘的中心连接可高速旋转的转轴，外壳顶部设置有气体出口管，相对外壳静止的阴极连接盘的中心开孔连接于与处理前废水储槽相连的废水进口管，外壳底部设置有处理后的废水出口管。波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极高度相等，各波纹圆筒阳极距离阴极连接盘的距离与各波纹圆筒阴极距离阳极连接盘的距离相等，其距离为波纹圆筒电极高度的1/10~1/5，各波纹圆筒阳极与阳极连接盘之间以及各波纹圆筒阴极与阴极连接盘之间可自由拆卸式连接。波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极选用铁或不锈钢材料。波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极的波纹弯曲角度为90°，为保证废水在波纹圆筒电极上的湍动状态，每150mm高的圆筒电极上设置波纹个数5~10个，波纹峰高IOmm~15mm。 所述的波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极的个数，可根据废水停留时间或流量大小来确定，反应装置的尺寸也由此可确定。各波纹圆筒阳极与阳极连接盘之间以及各波纹圆筒阴极与阴极连接盘之间均可自由拆卸，可根据处理要求更换所需材料的电极。超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的工艺，基于上述的超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置完成，利用旋转的波纹圆筒阳极及阳极连接盘、静止的波纹圆筒阴极及阴极连接盘以及外部投加的H2O2溶液组成超重力多级牺牲阳极电Fenton反应体系；反应步骤如下: 投加酸性溶液调节废水pH值在2.5~3.5范围内，根据废水中有机物的浓度大小投加相应量的30%的H2O2溶液，调节波纹圆筒阳极及阳极连接盘的转速到500r/mirTl000r/min营造超重力环境，在超重力作用下，废水由装置中心沿径向通过超重力多级牺牲阳极电Fenton反应装置进而得以降解，处理后的废水从废水出口管流出，或循环处理，或进入下一步处理，或排放，废水处理完毕后，装置中产生的气体由气相出口管排出。废水中的COD与投加的H2O2的质量比为0.5~I。本专利技术波纹圆筒阳极和波纹圆筒阴极同心交替排列，构成多级电Fenton反应装置。依靠与转轴连接的阳极连接盘及同心波纹圆筒阳极旋转形成超重力环境，以强化废水反应传质过程，消除浓差极化，加快处理速率。本专利技术采用超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水。处理过程中利用可溶性阳极氧化产生Fe2+，见式(I)。产生的Fe2+与投加的H2O2溶液发生Fenton反应生成.0H，见式(5)，其中生成的.0Η将废水中的有机物降解，见式(6);生成的Fe3+在阴极会还原成Fe2+，见式(3)，以保证反应持续进行。通过调节转速营造超重力环境以消除Fe2+和H2O2在废水中传输过程的浓差极化。由阳极溶解出的活性Fe2+和生成的Fe3+可部分水解成对有机物有强络合吸附作用的Fe (OH) 2、Fe (OH) 3&nFe (OH) 2.HiFe(OH)3 (n, m=l，2…)，分别见式(7)、(8)、(9)，其具有混凝和絮凝作用，可有效去除废水中的悬浮物与胶体杂质。同时阴极和阳极上分别发生析氢和析氧反应，分别见式(4)和(2)，产生的氢气和氧气在超重力作用力不会以气泡形式附着于电极表面从而造成有效电极面积减小，而是以气泡形式逸出，这样会可起到类似气浮中的溶气作用，吸附废水中的微粒杂质，而后成为较易去除的浮渣得以去除。涉及到的化学反应如下: 阳极:Fe-2e — Fe2+ (I)2H20-4e - 02+4H+ (酸性介质)(2) 阴极:Fe3++e — Fe2+ (3) 2H20+2e — 20H_+H2 (酸性介质)(4)Fenton 反应:H202+Fe2+ — Fe3++0H>.0H (5) 有机物降解:.0H+有机物一C02+H20+小分子有机物 (6)溶液中:Fe2++20!T — Fe (OH) 2 (7)Fe3++30r — Fe (OH) 3 (8)nFe (OH)2+mFe (OH) 3 — nFe (OH)2.mFe (OH) 3 (n,m=l,2...) (9) 超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水工艺:投加一定量的酸性溶液以调节废水PH值，投加一定量的H2O2溶液至废水中。通过调节转速营造超重力环境。在超重力场中，废水由装置中心沿径向通过多级电Fenton反应装置。装置中发生上述的化学反应(O- (9)使废水降解。处理后的废水或循环处理，或进入下一步处理，或排放。本专利技术相对现有技术具有如下有益效果: 1、本专利技术中使用的各个电极形状是波纹圆筒式。波纹圆筒式的电极形状相比常规的圆筒电极(如前期专利技术的超重力多级同心圆筒式电解反应装置中使用的电极)而言，首先，等高度装置内可安置的电极面积增大，电极面积利用率大适合消耗电极材料的、本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置，其特征在于包括有机玻璃外壳（1.1），外壳（1.1）内置若干波纹圆筒阳极（1.3）及阳极连接盘（1.2）和若干波纹圆筒阴极（1.4）及阴极连接盘（1.5），波纹圆筒阳极（1.3）和波纹圆筒阴极（1.4）同心交替排列，各波纹圆筒阴极（1.4）底端连接于阴极连接盘（1.5），各波纹圆筒阳极（1.3）顶端连接于阳极连接盘（1.2），波纹圆筒阴极（1.4）及阴极连接盘（1.5）相对外壳（1.1）静止，各波纹圆筒阴极（1.4）的自由端与阳极连接盘（1.2）之间以及各波纹圆筒阳极（1.3）的自由端与阴极连接盘（1.5）之间均留有距离，连接波纹圆筒阳极（1.3）的阳极连接盘（1.2）的中心连接可高速旋转的转轴（1.9），外壳（1.1）顶部设置有气体出口管（1.7），相对外壳（1.1）静止的阴极连接盘（1.5）的中心开孔连接于与处理前废水储槽（5）相连的废水进口管（1.6），外壳（1.1）底部设置有处理后的废水出口管（1.8）。
【技术特征摘要】
1.一种超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置，其特征在于包括有机玻璃外壳(1.1)，外壳(1.0内置若干波纹圆筒阳极(1.3)及阳极连接盘(1.2)和若干波纹圆筒阴极(1.4)及阴极连接盘(1.5)，波纹圆筒阳极(1.3)和波纹圆筒阴极(1.4)同心交替排列，各波纹圆筒阴极(1.4)底端连接于阴极连接盘(1.5)，各波纹圆筒阳极(1.3)顶端连接于阳极连接盘(1.2)，波纹圆筒阴极(1.4)及阴极连接盘(1.5)相对外壳(1.1)静止，各波纹圆筒阴极(1.4)的自由端与阳极连接盘(1.2)之间以及各波纹圆筒阳极(1.3)的自由端与阴极连接盘(1.5)之间均留有距离，连接波纹圆筒阳极(1.3)的阳极连接盘(1.2)的中心连接可高速旋转的转轴(1.9 )，外壳(1.1)顶部设置有气体出口管(1.7 )，相对外壳(1.1)静止的阴极连接盘(1.5)的中心开孔连接于与处理前废水储槽(5)相连的废水进口管(1.6)，外壳(1.1)底部设置有处理后的废水出口管(1.8)。2.根据权利要求1所述的超重力多级牺牲阳极电Fenton法处理难降解废水的装置，其特征在于所述的波纹圆筒阳极(1.3)和波纹圆筒阴极(1.4)高度相等，各波纹圆筒阳极(1.3)距离阴极连接盘(1.5)的距离与各波纹圆筒阴极距离阳极连接盘(1.2)的距离相等，其距离为波纹圆筒电极高度的1/10~1/5，各波纹圆筒阳极(1.3)与阳极连接盘(1.2)之间以及各波纹圆筒阴极(1.4)与阴极连接盘(1.5)之间可...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘有智，高璟，祁贵生，袁志国，栗秀萍，申红艳，张巧玲，焦纬洲，王建伟，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：
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