一种管式电化学氧化反应器制造技术

一种管式电化学氧化反应器，本发明专利技术属于电化学氧化反应器设计领域，为解决传统电化学氧化法传质阻力大、电解效率低、能耗高等问题，本发明专利技术的提供一种管式电化学氧化反应器，所述的反应器包括有作为阳极的圆管、作为阴极的改性活性炭纤维层、位于管式反应器最外层的壳体和位于壳体两端的其中至少一个可拆卸的密封盖，所述的阳极和阴极分别向外引出电极连接至外部电源；所述的阴极和阳极之间还设有多层环状的所述的改性活性炭纤维层，其中层与层之间相互隔开；所述的圆管上设有一个以上的开孔。本发明专利技术有益效果在于设备处理效果好，空间利用率高，占地面积小，易模块化、集成化。集成化。集成化。

【技术实现步骤摘要】
一种管式电化学氧化反应器


[0001]本专利技术属于电化学氧化反应器设计领域，具体涉及一种管式电化学氧化反应器的构造和一种粒子电极的制备过程，以及其在处理工业废水、废气中的应用。

技术介绍

[0002]在我国工业化快速发展的同时，我们也遭遇了诸多环境问题。譬如在采油，化工等行业中产生了大量含芳香族化合物，苯类，酚类等难降解有机废水；在喷涂，室内装修等行业中会产生大量含卤代烃，苯系物，有机氯化物，有机酮等挥发性有机物(VOCs)。这些废水、废气严重污染了自然环境、危害了人们的身体健康。随着人们环保意识的提高与一系列环保政策地颁布与实施，如何高效、有效地处理这些工业废水、废气已成为我们研究的重要课题之一。
[0003]电化学氧化技术，是指在特定的反应器内，放置有与直流电源相连接的阴极和阳极，在电场的作用下，有机物在阳极表面被直接降解或在电极表面生成
∙
OH、
∙
O2‑
、Cl
∙
等具有强氧化性物质，间接降解有机污染物。电化学氧化法因具有无需添加药剂，反应易调控，停留时间短，无二次污染，处理效果好等优点，因此得到了广泛研究与报道。然而，能耗高，电解效率低又极大地限制了电化学氧化法的应用。因此，本专利技术专利旨在利用活性炭纤维(ACF)构建三维电化学体系和一种管式电化学氧化反应器，用于处理工业废水、废气，解决传统电化学氧化法存在传质阻力大，电解效率低等问题。
[0004]活性炭纤维(ACF)，比表面积大，吸附能力强，具有良好的导电性和化学稳定性。因此，活性炭纤维非常适合用作三维电化学氧化中的粒子电极。为进一步提高活性炭纤维的电催化性能，本专利技术中将活性炭纤维进行改性处理，负载多种具有催化性能的金属离子。根据污染物种类、氧化反应路径的不同，负载的金属离子不同。

技术实现思路

[0005]本专利技术旨在提供一种管式电化学氧化反应器，可用于处理工业废水、废气。设备处理效果好，空间利用率高，占地面积小，易模块化、集成化。在管式反应器中，嵌入了改性后的活性炭纤维作粒子电极，解决了传统电化学氧化法传质阻力大，电解效率低，能耗高等问题。此外，在催化离子的用下，电化学反应器对污染物的氧化效果大幅提高。
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种管式电化学氧化反应器，所所述的反应器包括有作为阳极的圆管、作为阴极的改性活性炭纤维层、位于管式反应器最外层的壳体和位于壳体两端的其中至少一个可拆卸的密封盖，所述的阳极和阴极分别向外引出电极连接至外部电源；所述的阴极和阳极之间还设有多层环状的所述的改性活性炭纤维层作为粒子电极，其中层与层之间相互隔开；所述的圆管上设有一个以上的开孔。所述的阴极和阳极分别和外界的电源相连接；至少一个可拆卸的密封盖便于装填、更换活性炭纤维;进一步的，所述的圆管两端为封闭结构。
[0007]进一步的，所述的反应器连接有用于储存电解液的储液槽，电解液可为NaCl溶液
或NaSO4溶液等多种。
[0008]进一步的，所述的反应器还连接有为电解液注入和抽出反应器提供动力的蠕动泵。
[0009]其中，所述的改性活性炭纤维层采用如下方法制备而成：(1)将活性炭纤维先浸泡在5%盐酸，然后再浸泡在5%氢氧化钠中，浸泡的同时用超声振荡，去除活性炭纤维中的杂质，再用去离子水洗去炭纤维表面的酸、碱；(2)将FeCl3∙
6H2O、CuCl2、MnCl2、SnCl4、SbCl2和/或RuCl3∙
3H2O溶解于10%盐酸中，上述金属化合物的质量分数为0.1%~1%、0.1%~1%、0.1%~0.6%、0.1~0.5%、0.1~0.5%和0.01%~0.1%之间，并用超声振荡至充分溶解；(3)将(1)中的活性炭纤维放入配置好的浸渍液(2)中，超声振荡，使溶液中的金属离子吸附在活性炭纤维表面；(4)将浸渍处理后的活性炭纤维用去离子水冲洗，然后在101~110℃下烘干即可。
[0010]本专利技术的管式电化学氧化反应器的使用方法，所述的使用方法为：（1）将待处理废水送至管式电化学氧化反应器中，打开直流电源，进行电化学氧化反应；（2）或将待处理废气吹脱至管式电化学氧化反应器，打开蠕动泵，注入电解液，注满后再关闭蠕动泵，然后打开直流电源，进行电化学氧化反应。
[0011]有益效果本专利技术采用改性的活性炭纤维作粒子电极，构造一种管式电化学氧化反应器，具有以下优点：(1)相比传统电化学氧化法，本专利技术中的管式电化学氧化反应器，具有更高的电解效率和更低的电能消耗，在处理中转站渗滤液时，COD、氨氮去除率均高于90%；水力停留时间缩短了3h，处理成本可降低5.7元/m3。另外，由于本电化学氧化反应器为管式，可同时承担废水运输和处理功能，各单元排布更紧凑，占地面积可节省30%。
[0012](2)本专利技术中的管式电化学氧化反应器，不仅可用于处理工业废水，对工业废气也具有良好的处理效果；炭纤维吸附气体污染物，电化学氧化法充分降解污染物，其中活性炭纤维可多次重复使用；在处理甲醛废气时，可去除95%的甲醛气体，其中活性炭纤维可使用10次以上，处理成本降低3.2元/m3。
附图说明
[0013]图1是本专利技术装置的第一结构示意图(剖面图)；图2是本专利技术装置的进、出气示意图(剖面图)；图3是本专利技术装置的第二结构示意图(剖面图)。
具体实施方式
[0014]请参阅图1，本专利技术中用于处理工业废水的管式电化学氧化反应器，分别以改性后的活性炭纤维层4和圆管6为阴极和阳极，圆管6的材料为不锈钢，圆管6上为废水通管，但是其侧壁上设有一个以上的开孔71用于进或出水；所述的改性活性炭纤维层4为多层的改性活性炭纤维层，其中层与层之间相互隔开，其中最外层引出电极与外部的直流电源8相连；
或者是中间的多层活性炭纤维层与阴、阳极隔开，充当粒子电极。整个反应器有不锈钢外壳1和密封盖2固定，参阅图2，废水由第一种方式进、出反应器，当废水进入反应器时，打开直流电源8，进行电化学氧化反应，降解废水中的污染物。外层为圆形不锈钢外壳壳体1，且在外壳壳体1与最外层活性炭纤维间有绝缘层3。
[0015]本专利技术中的一种管式电化学氧化反应器在处理工业废水时，具体包括以下三种进、出水方式，如图2：第一种为废水从反应器顶部，不锈钢圆管6内部进入，从反应器顶部的外层活性炭纤维处流出；第二种为废水从反应器底部，不锈钢圆管6内部进入，从反应器顶部的外层活性炭纤维处流出；第三种为废水从反应器底部，外层活性炭处进入，从反应器顶部的不锈钢圆管6内部流出。
[0016]参阅图3，本专利技术中用于处理工业废气的管式电化学氧化反应器，改性后的活性炭纤维层4和不锈钢圆管6分别作为阴极和阳极，其中最外层活性炭纤维与直流电源8相连，中间多层活性炭纤维与阴、阳极隔开，充当粒子电极。整个反应器有不锈钢外壳1和密封盖2固定，在反应器外配有储液槽9，内储有电解液，可通过蠕动泵7，进、出管式电化学反应器。在处理废气时，可将废气用鼓风机抽入到反应器中，活性炭纤维层4将废气中的污染物吸附到活性炭纤本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种管式电化学氧化反应器，其特征在于，所述的反应器包括有作为阳极的圆管、作为阴极的改性活性炭纤维层、位于管式反应器最外层的壳体和位于壳体两端的其中至少一个可拆卸的密封盖，所述的阳极和阴极分别向外引出电极连接至外部电源；所述的阴极和阳极之间还设有多层环状的所述的改性活性炭纤维层作为粒子电极，其中层与层之间相互隔开；所述的圆管上设有一个以上的开孔；所述的改性活性炭纤维层采用如下方法制备而成：(1)将活性炭纤维先浸泡在5%盐酸，然后再浸泡在5%氢氧化钠中，浸泡的同时用超声振荡，去除活性炭纤维中的杂质，再用去离子水洗去炭纤维表面的酸、碱；(2)将FeCl3∙
6H2O、CuCl2、MnCl2、SnCl4、SbCl2或RuCl3∙
3H2O溶解于10%盐酸中，上述金属化合物的质量分数分别为0.1%~1%、0.1%~1%、0.1%~0.6%、0.1~0.5%、0.1~0.5%和0.01%~0....

【专利技术属性】
技术研发人员：何頔，徐飞，赵建树，周鸿波，马艳辉，金青海，黄众生，
申请(专利权)人：深圳市盘古环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：