【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于污水处理，具体涉及污水中有机污染物的处理，尤其涉及一种电芬顿滤池反应装置及应用。
技术介绍
1、芬顿化学氧化法是应用双氧水(h2o2)与亚铁离子(fe2+)反应产生氢氧自由基的原理，进行氧化有机污染物的反应，是一种高级氧化处理技术。
2、根据铁基催化剂形态不同，电芬顿法主要分为均相电芬顿技术和非均相电芬顿技术两大类，其中均相电芬顿技术，由于催化剂无法有效回收，不利于循环重复使用。非均相电芬顿技术包括将粉末催化剂投加到溶液中的分散型和将催化剂负载在阴极的负载型两种。常见的铁基分散型非均相电芬顿催化剂包括磁铁矿、零价铁、黄铁矿等。新兴的铁基负载型非均相电芬顿催化剂包括石墨毡负载fe3o4、活性碳纤维负载fe@fe2o3等，以实现电子向活性位点的传递从而有效地提高反应效率。近年来，有研究者利用构建穿透式电芬顿体系，通过多孔电极，强化污染物传质与自由基利用。
3、cn114249398a公开了一种高效电芬顿阴极材料的构建方法及在水处理中的应用。其以碳纤维为研究对象，在碳纤维的后处理过程中，依次通过预氧化、碳化、石墨化和活化等过程，得到的碳纤维电极，具有较高石墨化度的基底，因此具有优良的电导率，其表面具有大量的沟壑和丰富的含氮官能团，因此具有较高的比表面和良好的二电子氧还原活性，从而得到具有合适孔结构、较高比表面、良好电导率和电化学活性的电芬顿阴极材料。
4、cn117623458a公开了一种电芬顿系统阴极，包括镶嵌在壳体内部的柱状聚合物气凝胶、含通孔的电极片和柱状电极活性材料；所述含通孔
5、cn116462312a公开了一种生物电芬顿组件、循环井装置及系统，包括阳极室，阳极室包含有从内部和外部错位设置的阳极与阴极；阳极导电载体颗粒表面负载的电活性微生物降解阳极液中的有机碳源产生质子与电子，阴极以氧气为电子受体并结合阳极转移过来的质子生成h2o2，以fe3+为电子受体生成fe2+，阴极表面发生类芬顿反应并降解阴极液中的有机污染物，使得电极内的腔室注入的阳极液与循环井内的阴极液同时净化。
6、现有技术中公开的电芬顿系统都需要复杂的结构进行实现，且使用的电极材料通常为碳毡或碳纤维，比表面积较低，无法保证足够的催化剂负载与污染物吸附，导致电极对污染物降解速率无法有效提升。
7、因此，提供一种对污染物降解速率高、催化位点可再生且结构简单，适用于工业化应用的电芬顿系统具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种污染物吸附、同步原位降解与催化位点再生相结合，污染物降解速率高并实现长期稳定运行的电芬顿滤池反应装置。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供了一种电芬顿滤池反应装置，所述电芬顿滤池反应装置包括恒流电源和滤池反应装置；
4、所述滤池反应装置包括滤池反应壳体；所述滤池反应壳体由绝缘层分隔为电极腔室与反应腔室；
5、所述电极腔室中设置电极，所述电极与所述恒流电源的正极相连；
6、所述反应腔室中设置铁氧化物改性活性炭层和贯穿所述铁氧化物改性活性炭层的导电材料；所述导电材料与所述恒流电源的负极相连。
7、本专利技术提供的电芬顿滤池反应装置，电极与导电材料分别与恒流电源的正极和负极相连，导电材料贯穿于铁氧化物改性活性炭层，将恒流电源产生的电流传导至活性炭层，在反应腔室形成微电场，利用微电场实现金属离子价态的循环，从而实现活性位点的再生与催化剂的活化，实现了电芬顿滤池反应装置的长期稳定运行。本专利技术通过简单的滤池结构实现了污染物的吸附以及在微电场作用下污染物的同步原位降解，大幅度提升了污染物的降解效率。
8、优选地，所述电极包括石墨电极、钛钌电极、钛铱电极、二氧化钌电极、二氧化铱电极或钌铱电极中的任意一种，典型但非限制的组合包括：钛钌电极和钛铱电极的组合、钛钌电极和二氧化钌电极的组合、钛钌电极和二氧化铱电极的组合、钛钌电极和钌铱电极的组合、钛铱电极和二氧化钌电极的组合或二氧化铱电极和钌铱电极的组合。
9、优选地，所述铁氧化物改性活性炭层包括铁氧化物改性活性炭。
10、本专利技术中铁氧化物改性活性炭上负载的铁元素能够在微电场的作用下实现金属离子价态的循环。其中，fe2+能够与h2o2反应生成氢氧自由基对有机污染物进行降解，fe3+在微电场的作用下被还原，弥补降解反应消耗的fe2+。
11、优选地，所述铁氧化物改性活性炭中，含铁化合物包括fe3o4、fe2o3或feo中的任意一种或至少两种的组合，优选为fe3o4。
12、本专利技术中，选用fe3o4、fe2o3或feo等含铁化合物对活性炭进行改性，应用于电芬顿滤池反应装置中，活性更高且稳定性更好，更利于电芬顿滤池反应装置的长期使用。
13、fe3o4同时包含fe2+和fe3+，提升了反应初始时体系中的fe2+浓度，能够更有效的提升有机污染物的降解效率。
14、本专利技术中，导电材料与恒流电源的负极相连，将电子传输至铁氧化物改性活性炭，将铁氧化物改性活性炭表面的fe3+还原成fe2+，以实现金属离子价态的循环，保证电芬顿滤池反应装置的长期使用。
15、优选地，所述导电材料包括钛丝、碳纤维棒、石墨棒或钛棒中的任意一种或至少两种的组合。
16、优选地，所述钛丝为螺旋式钛丝。
17、本专利技术中，绝缘层的设置目的在于实现电极腔室与反应腔室之间的电绝缘，电极腔室与反应腔室之间允许相互连通，以供水流或气体等物质通过。
18、优选地，所述绝缘层包括网状绝缘垫片或泡沫状绝缘垫片。
19、本专利技术提供的电芬顿滤池反应装置在使用时，污水进入滤池反应装置中，污水中的有机污染物被铁氧化物改性活性炭吸附，并在微电场与电芬顿反应的作用下，在铁氧化物改性活性炭表面原位降解，生成co2和水。
20、优选地，所述电芬顿滤池反应装置还包括设置于滤池反应壳体的入水口和出水口。
21、优选地，所述入水口设置于所述滤池反应壳体对应于反应腔室底部的位置；所述出水口设置于所述滤池反应壳体对应于反应腔室顶部的位置。
22、优选地，所述滤池反应壳体还设置有排气装置。
23、优选地，所述排气装置设置于所述滤池反应壳体对应于反应腔室顶部的位置。
24、优选地，所述排气装置为单向排气口。
25、本专利技术中，通过恒流电源在电极腔室和反应腔室之间施加恒定本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述电芬顿滤池反应装置包括恒流电源和滤池反应装置；
2.如权利要求1所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述电极包括石墨电极、钛钌电极、钛铱电极、二氧化钌电极、二氧化铱电极或钌铱电极中的任意一种；
3.如权利要求1或2所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述绝缘层包括网状绝缘垫片或泡沫状绝缘垫片。
4.如权利要求1-3任一项所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述电芬顿滤池反应装置还包括设置于滤池反应壳体的入水口和出水口；
5.如权利要求1-4任一项所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述恒流电源的电流根据所述反应腔室的体积设置，以所述反应腔室的体积计，单位体积施加的电流为0.29mA/mL-1.43mA/mL，优选为0.5-0.9mA/mL。
6.如权利要求1-5任一项所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述铁氧化物改性活性炭层中的铁氧化物改性活性炭的制备方法包括如下步骤：
7.如权利要求6所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述活性炭的粒径为10目-60
8.如权利要求6或7所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述反应得到铁氧化物改性活性炭过程中，反应的方式包括搅拌和静置；
9.一种如权利要求1-8任一项所述电芬顿滤池反应装置的应用，其特征在于，所述电芬顿滤池反应装置应用于有机污染物的降解。
10.如权利要求9所述电芬顿滤池反应装置的应用，其特征在于，所述电芬顿滤池反应装置应用于有机污染物的降解时，水力停留时间为0.1min-10min；
...【技术特征摘要】
1.一种电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述电芬顿滤池反应装置包括恒流电源和滤池反应装置；
2.如权利要求1所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述电极包括石墨电极、钛钌电极、钛铱电极、二氧化钌电极、二氧化铱电极或钌铱电极中的任意一种；
3.如权利要求1或2所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述绝缘层包括网状绝缘垫片或泡沫状绝缘垫片。
4.如权利要求1-3任一项所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述电芬顿滤池反应装置还包括设置于滤池反应壳体的入水口和出水口；
5.如权利要求1-4任一项所述的电芬顿滤池反应装置，其特征在于，所述恒流电源的电流根据所述反应腔室的体积设置，以所述反应腔室的体积计，单位体积施加的电流为0.29ma/ml-1.43ma/ml...
【专利技术属性】
技术研发人员：古振澳，程琪，胡承志，曲久辉，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：
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