电催化反应器和使用该反应器的废水修复制造技术

提供了一种修复废水的方法，所述方法包括在无光源的情况下，将电催化反应器基本浸没在废水中，以及至少向所述电催化反应器提供至少约3伏的电压，从而修复废水；所述电催化反应器包括：阳极，所述阳极是网状结构并限定第一孔；过滤层，所述过滤层是多孔玻璃、碳纤维或聚对苯二甲酰对苯二胺，所述过滤层包括纤维和所述纤维之间的间隙空间；在所述纤维上的铁掺杂的二氧化钛膜，所述膜包括基本不含氧化铁的表面，所述过滤层安置在所述第一孔内并限定第二孔；阴极，所述阴极安置在所述第二孔内，是网状结构并限定内孔；以及穿孔空气管，其安置在所述内孔内。述内孔内。述内孔内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电催化反应器和使用该反应器的废水修复


[0001]本技术涉及一种在无光情况下使用电催化反应器修复(remediating)废水的方法。更具体地，这是一种在黑暗中使用电催化反应器电催化修复废水的方法，所述电催化反应器包括至少一种低氧化铁的铁掺杂的二氧化钛活化的玻璃纤维过滤器。

技术介绍

[0002]废水修复通常需要高功率输入，并且经常依赖于紫外光。使用TiO2作为光催化剂的废水处理因其高活性、化学稳定性、抗光腐蚀的稳健性、低毒性、低污染负荷和低成本可用性而引起了极大的关注。然而，常规粉末催化剂的缺点包括光利用效率低、反应过程中难以搅拌和反应后难以分离(通常使用超滤)、以及由于TiO2的表面积小导致的其附近污染物浓度低。
[0003]美国专利申请20090301859公开了一种反应器，其产生用于发射UV光的表面电晕，并通过使空气或氧气穿过表面电晕来产生臭氧。发射的UV光激活涂覆在表面上的光催化剂，所述表面面向具有产生表面电晕的嵌入式电极的表面。光催化剂是通过火焰气溶胶法沉积在基底上的主要粒度为0.02μm至0.2μm的纳米颗粒TiO2薄膜。所述方法将臭氧化和光催化相结合，以有效和高效地将醇和烃氧化成增值产品。所述方法也可以用于空气和水的净化。UV光不能穿透液体很远，也不能穿过玻璃。此外，对UV光有很高的功率要求。
[0004]目前用于进行TiO2光催化的方法还包括在目标废物流的存在下，在TiO2表面涂层上施加UV。UV/TiO2光催化技术有三个可能的严重弊端，会导致该技术不能成为成功的工业废水处理技术。第一，UV有效穿透可能是浑浊的废物流的能力；第二，由于目前系统中使用的表面反应面积相对较小而导致TiO2催化剂的作用有限；第三，UV对微生物具有有害影响。TiO2的这些弊端导致了在实际应用中的光催化活性的低效率。
[0005]http://www.mchnanosolutions.com/公开了二氧化钛用于清洁表面和净化液体的用途。他们的系统依赖于紫外(UV)光，这很贵而且不能穿透玻璃。
[0006]其他方法集中于电催化上。例如，美国专利申请公布号20180319680公开了一种用于水或废水的细菌消毒的电解组件和方法。可以处理在冷却塔中循环的水，例如那些从空调中释放热的水、船舶压载水、或干燥度为从0.01％至3％不等的废水。所述组件包括一个或多个电解单元，所述电解单元包括至少一个形稳阳极(通常被称为DSA)或掺硼金刚石阳极(又称为BDD阳极)。电解处理至少部分杀死了水中存在的细菌。已经表明，电解处理破坏了水中存在的细菌的细胞膜。该处理特别适用于消除军团菌(Legionella)和其它微生物如大肠杆菌(E.coli)。在电解组件中施加6V至40V的电压。这种方法不能修复废水，因为它不能分解有机废物。
[0007]美国专利申请公布号20170247273公开了一种生物电化学系统(BES)和使用这种生物电化学系统(BES)原位产生和去除H2O2的方法。此外，该专利技术涉及一种用于在高级氧化处理(AOP)的水系统中原位控制H2O2含量的方法，其包括通过使用这种生物电化学系统(BES)原位产生羟基自由基(OH)，并且该专利技术涉及一种用于废水处理和水消毒的方法。根据
该专利技术的生物电化学系统(BES)包括：
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包括第一阴极和第二阴极的水性阴极隔室，
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包括至少部分涂覆有生物膜的阳极的水性阳极隔室，其中所述第一阴极连接到第一电路，且所述第二阴极连接到第二电路，其中所述第一电路和所述第二电路通过外部开关连接到所述系统。
[0008]美国专利申请公布号20160355411公开了一种便携式系统，其用于使用精确能量分离(PES)处理液体、气体或两者。所述系统包括对一个或多个储能单元进行充电并为所述便携式系统的PES组件供电的发电组件。所述PES组件包括一个或多个离解能源，并且所述储能单元为这些源供电，以提供有效量、强度和频率的促进剂能量，从而特异性地解离存在于受污染的液体、气体或两者中的目标分子的一个或多个目标键。任选地，储存在系统中的能量可以作为补充电源或备用电源。公开了二氧化钛作为催化剂或光催化剂。根据需要，所需电压为50伏至约50000伏或更高。
[0009]美国专利申请公布号20160332902公开了一种光电催化氧化装置，其具有由导电金属如Ti作为支撑电极构成的光阳极。可替代地，所述光阳极是一种复合电极，其包括作为支撑电极的导电金属如Ti，其上涂覆有烧结的纳米多孔TiO2薄膜。该装置可用于处理水性溶液(如地下水、废水、饮用水、压载水、水族馆用水和水产养殖用水)以减少污染物的量的方法中。所述方法旨在减少水性溶液中污染物的量和浓度，包括提供包含至少一种污染物的水溶液，以及光电催化氧化所述污染物，其中所述污染物被光阳极产生的自由基所氧化，所述光阳极由Ti的锐钛矿多晶型物、Ti的金红石多晶型物、或TiO2的纳米多孔膜构成。本申请公开了有效电压范围可以为
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1V至+12V的范围。如本领域的技术人员所知，这种光源是紫外光。
[0010]美国专利申请公布号20150284267公开了处理水性溶液以帮助去除或以其他方式减少一种或多种污染物的水平、浓度或量的装置和方法。本公开涉及一种系统和设备，其适于容纳包括至少一个反电极(例如阴极)和至少一个光电极(例如阳极)的组件，所述光电极设置在或布置在至少一个UV光源的周围，和/或适于容纳、包含和/或循环液体或水溶液。已公开了二氧化钛作为至少一个光电极上的箔。UV光不能穿透液体很远，也不能穿过玻璃。此外，对UV光有很高的功率要求。
[0011]美国专利申请公布号20150136591公开了通过用于空穴化的流入入口布置和一对或多对电极来电解处理水。所述电极可以为水处理提供连续的阳极运行和阴极运行。与氧化剂气体预混合的加压流入物可以通过沿圆周径向布置的混合喷嘴泵入反应器容器。电流至所述电极的极性可以在设定的时间间隔内周期性反转。电催化桨状电极可用于处理回流和产生的水。所述桨状电极可以由交替的五边形平板电极组成，这些平板电极被可调节的可变距离的聚四氟乙烯垫片隔开。所述桨状电极配备有化学涂层，所述化学涂层能够在非常高的电流流动条件下以超高频切换/反转阳极和阴极的极性，从而使其在苛刻的现场条件下更加高效、稳定和耐用。该申请公开了使用UV光在阴极上产生过氧化氢。UV光不能穿透液体很远，也不能穿过玻璃。此外，对UV光有很高的功率要求。
[0012]美国专利申请公布号20150027879公开了处理水性溶液以帮助去除或以其他方式减少一种或多种污染物的水平、浓度或量的服务点装置和方法。本公开涉及一种包括设备的系统，所述设备包括基本上独立的(self
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contained)外壳或容器，其适于容纳包括至少一个反电极(例如阴极)和至少一个光电极(例如阳极)的组件，所述光电极设置或布置在至
少一个UV光源的周围，和/或适于容纳、包含和/或循环液体或水性溶液。公开了二氧化钛作为至少一个光电极上的箔。UV本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种修复废水的方法，所述方法包括在无人工光源的情况下，将电催化反应器基本浸没在废水中，以及至少向所述电催化反应器提供至少约3伏的电压，从而修复废水；所述电催化反应器包括：阳极，所述阳极是网状结构并限定第一孔；过滤层，所述过滤层是多孔玻璃、碳纤维或聚对苯二甲酰对苯二胺，所述过滤层包括纤维和所述纤维之间的间隙空间，在所述纤维上的铁掺杂的二氧化钛膜，所述膜包括基本上不含氧化铁的表面，所述过滤层安置在所述第一孔内并限定第二孔；阴极，所述阴极安置在所述第二孔内，是网状结构并限定内孔；以及穿孔空气管，其安置在所述内孔内。2.如权利要求1所述的方法，其中所述电压为约3伏至约15伏。3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述电压为约5伏。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，还包括促使空气通过所述穿孔空气管。5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述方法在黑暗中实施。6.一种用于修复废水的系统，所述系统包括：
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容器；
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电催化反应器，其安置在所述容器中，所述电催化反应器包括：阳极，所述阳极是网状结构并限定第一孔；过滤层，所述过滤层是多孔玻璃、碳纤维或聚对苯二甲酰对苯二胺，所述过滤层包括纤维和所述纤维之间的间隙空间，在所述纤维上的铁掺杂的二氧化钛膜，所述膜包括基本上不含氧化铁的表面，所述过滤层安置在所述第一孔内并限定第二孔；阴极，所述阴极安置在所述第二孔内，是网状结构并限定内孔；以及穿孔空气管，其安置在所述内孔内；
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空气泵，其与所述穿孔空气管和空气供给是气体连通的；
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以及电源，其与所述空气泵和所述电催化反应器是电连通的。7.如权利要求6所述的系统，其中所述容器是不透光的。8.如权利要求6或7所述的系统，还包括水...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗德尼，
申请(专利权)人：罗德尼，
类型：发明
国别省市：