一种转盘式电Fenton反应器制造技术

一种转盘式电Fenton反应器，包括电解反应池、石墨转盘电极、普通石墨电极、饱和甘汞参比电极、直流电机、转动轴、导电圆环、联轴器和隔板，直流电机通过联轴器与转动轴连接，转动轴通过导电圆环与外部电源连接，转动轴与石墨转盘电极固定连接，通过石墨转盘电极在中空容器内的机械转动进行充氧曝气生成过氧化氢，过氧化氢再与反应液中的Fe2+同时作用对反应液进行降解。该装置取消了传统的曝气装置，使用机械方式进行充氧曝气，节省了能源消耗，且该装置结构简单，使用方便，实验使用效果良好，对四环素等有机物具有较高的去除率。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种转盘式电Fenton反应器，包括电解反应池、石墨转盘电极、普通石墨电极、饱和甘汞参比电极、直流电机、转动轴、导电圆环、联轴器和隔板，直流电机通过联轴器与转动轴连接，转动轴通过导电圆环与外部电源连接，转动轴与石墨转盘电极固定连接，通过石墨转盘电极在中空容器内的机械转动进行充氧曝气生成过氧化氢，过氧化氢再与反应液中的Fe2+同时作用对反应液进行降解。该装置取消了传统的曝气装置，使用机械方式进行充氧曝气，节省了能源消耗，且该装置结构简单，使用方便，实验使用效果良好，对四环素等有机物具有较高的去除率。【专利说明】-种转盘式电Fenton反应器
本技术涉及一种转盘式电Fenton反应器，属于水处理
。
技术介绍
近年来，电Fenton氧化技术因为其处理高浓度难降解的有机反应液比较彻底，产 物无毒无害，不产生二次污染越来越受到人们的关注。电Fenton法是指借助电化学法生成 Fe2+和H202作为Fenton试剂的持续来源。Fenton试剂在反应过程中生成具有强氧化性且 无选择性的羟基自由基·〇Η，它能将有机物分子结构破坏，使之生成小分子中间体或者将其 完全矿化生成C0 2和Η20。与传统Fenton反应相比，电Fenton法具有以下特点：处理成本 低不需要再加入其他药品试剂；可以实现原位产生H 202，避免了原料试剂在存储和运输过 程中产生的危险；处理设备简单，处理周期短。 常见电Fenton法有阴极电Fenton法(；EF-Fenton法），牺牲阳极法(；EF-Feox法）， Fe3+循环法（FSR法），以及EF-Fere法。传统的电Fenton反应器通常由直流电源，阴极，阳 极，电解池，曝气装置，搅拌装置以及外接电路组成。但是，现有电Fenton反应器存在一些 不足，表现为以下几点：1)曝气效率不足，根据反应机理需要不断向电解液中充入空气，使 〇 2在阴极上捕获电子生成H202，普通压缩空气装置将氧气充入整个电解池中，而0 2在电解液 中溶解度很小，充入其中的〇2大部分都无法参与反应而大量流失，造成曝气效率低。2) H202 产生速率较慢，〇2需要在阴极表面捕获电子才能生成H202，传统的电Fenton反应器0 2在电 解液中传质和扩散易受影响。不易使〇2在阴极表面大量存在，效率较低。3)耗能较大，反应 过程中需要不断地曝气和搅拌以提高传质和扩散，使得整个反应器的耗能较大。4)pH的调 节范围比较窄，FSR法中的pH操作范围为pH < 1，EF-Fere法的pH操作范围为pH < 2. 5， 易使反应器的处理效果受到影响。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本技术提供一种转盘式电Fenton反应器。 本技术的技术方案如下： -种转盘式电Fenton反应器，包括电解反应池、石墨转盘电极、普通石墨电极、饱 和甘汞参比电极、直流电机、联轴器、转动轴、导电圆环和隔板，其中，所述电解反应池设置 为一顶部开口的中空容器，所述中空容器的器壁上设置有贯通器壁的两个通孔，所述两个 通孔的中心处于同一水平线，其中一个通孔的正下方设置有固定连接器壁外表面的平台， 所述直流电机设置安装在平台上，所述直流电机通过联轴器与转动轴的一端固定连接，所 述转动轴的另一端依次穿过两个通孔后设置于导电圆环内，所述导电圆环与器壁外表面相 连接，所述转动轴还与石墨转盘电极固定连接，所述石墨转盘电极设置在中空容器内；所述 隔板上设置有固定孔，所述普通石墨电极和饱和甘汞参比电极分别固定连接铜棒，所述铜 棒贯穿固定孔与隔板固定连为一体，所述隔板安装设置在中空容器的顶部，所述铜棒和导 电圆环与外部的电化学工作站电连接，所述直流电机与外部的直流电源电连接。 根据本技术，优选的，所述直流电机为R260电机，工作电压为3-6V，最大转速 为18000转/分钟。 根据本技术，优选的，所述隔板设置为一长方体，所述电解反应池的顶部设置 有容纳隔板的凹槽。此设计的目的在于，将隔板嵌入电解反应池顶部的凹槽内，确保在电解 反应过程中普通石墨电极和饱和甘汞参比电极的稳定性。 根据本技术，优选的，所述转动轴为铜质转动轴，所述转动轴的另一端与导电 圆环摩擦接触。此设计中，导电圆环与转动轴相对运动，电机带动转动轴转动的过程中，导 电圆环与外部电化学工作站电连接，导电圆环通过摩擦接触与转动轴进行导电。 根据本技术，优选的，所述电解反应池的底部边缘处设置为向外延伸的底座。 根据本技术，优选的，所述转动轴贯穿于石墨转盘电极的中心与石墨转盘电 极固定连为一体。此设计的好处在于，可以保证石墨转盘电极最大的利用率，同时确保了搅 拌效率，保证了反应液中四环素等物质在溶液中的传质。 根据本技术，优选的，所述石墨转盘电极的边缘处设置为锯齿状。此设计的好 处在于，锯齿状相比起圆周的表面，增加了石墨转盘电极的比表面积，加大了空气中的氧与 水膜接触反应的面积。 根据本技术，优选的，所述石墨转盘电极的半径为38_，厚度为10_。此设计 的好处在于，在不影响成本的情况下，此规格的石墨转盘电极效率最高。 该转盘式电Fenton反应器的工作原理如下： 在利用该转盘式电Fenton反应器进行反应液降解的过程中，普通石墨电极作为 阳极，石墨转盘电极作为阴极，饱和甘汞电极作为参比电极，将普通石墨电极连接的铜棒、 饱和甘汞电极连接的铜棒以及导电圆环与外部电化学工作站电连接，将直流电机与外部的 直流电源电连接，将事先加入Fe 2+的反应液注入到电解反应池中，使石墨转盘电极下半部 分浸入到反应液溶液中即停止注入反应液；然后，启动直流电机电源，直流电机带动转动轴 转动，与转动轴连接的石墨转盘电极也随之在反应液中旋转，通过调节直流电机电源电压 来调节转盘转速，待转盘转速达到要求趋于稳定后，启动电化学工作站，反应器开始工作， 圆盘状石墨电极在转动过程中，由于表面张力和惯性的作用，会在转盘表面形成一层薄水 膜，该水膜的厚度一般在几十微米左右，很是稀薄，能够很好地利用空气中的氧气穿过薄膜 向阴极表面扩散。大气中氧气含量高，在气液界面的分压大，加之液膜厚度薄，扩散的阻力 小，使得空气中的氧气扩散到阴极表面的速率快，远高于氧气在电解液中向阴极表面的扩 散速度，便于氧气扩散进入水膜，继而到达阴极表面发生还原反应，生成H 2o2, H202与反应液 中的Fe2+同时作用对反应液进行降解。 本技术的有益效果在于： 1.本技术电Fenton反应器对电解池阴极进行了改进创新，取消原本固定的 阴极，采用石墨转盘作为阴极，同时也取消了传统的曝气装置，通过石墨转盘的机械转动， 且机械转动较传统的曝气效率高，在转盘表面形成一层薄水膜，氧气扩散进入水膜，从而在 水膜表面发生还原反应，生成H 202。 2.本技术电Fenton反应器取消了搅拌装置，通过石墨转盘的转动，带动电解 液搅动，促进了电解液中四环素等物质向阴极附近迁移扩散，提高了反应速率，节省了能源 消耗，节约了成本。 3.本技术电Fenton反应器采用圆盘状的石墨电极代替传统的固定电极作为 阴极本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种转盘式电Fenton反应器，包括电解反应池、石墨转盘电极、普通石墨电极、饱和甘汞参比电极、直流电机、联轴器、转动轴、导电圆环和隔板，其特征在于，所述电解反应池设置为一顶部开口的中空容器，所述中空容器的器壁上设置有贯通器壁的两个通孔，所述两个通孔的中心处于同一水平线，其中一个通孔的正下方设置有固定连接器壁外表面的平台，所述直流电机设置安装在平台上，所述直流电机通过联轴器与转动轴的一端固定连接，所述转动轴的另一端依次穿过两个通孔后设置于导电圆环内，所述导电圆环与器壁外表面相连接，所述转动轴还与石墨转盘电极固定连接，所述石墨转盘电极设置在中空容器内；所述隔板上设置有固定孔，所述普通石墨电极和饱和甘汞参比电极分别固定连接铜棒，所述铜棒贯穿固定孔与隔板固定连为一体，所述隔板安装设置在中空容器的顶部，所述铜棒和导电圆环与外部的电化学工作站电连接，所述直流电机与外部的直流电源电连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高明明，张岩，王新华，刘瑞婷，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：新型
国别省市：山东;37