公布日：2022.08.16
申請日：2022.06.27
分類號：C02F1/467(2006.01)I;C02F1/461(2006.01)I
摘要
本發(fā)明公開了一種脈沖三維電極廢水處理反應器。該脈沖三維電極廢水處理反應器包括電解槽、陽極、陰極、粒子電極、脈沖電源、曝氣裝置、超聲裝置；電解槽下部設有進液口，上部設有出液口；陽極和陰極置于電解槽中；陽極與陰極分別與脈沖電源的正極和負極連接；粒子電極填充在陽極與陰極之間；曝氣裝置通過微孔曝氣管向電解槽中通入空氣；超聲裝置包括超聲波發(fā)生器和超聲波震動棒，超聲波震動棒置于電解槽中。本發(fā)明將三維電極與超聲耦合，超聲可以強化傳質、清洗電極、增加羥基自由基的產率，進而增強處理效果；采用脈沖電源對電解槽供電，降解效率和電流利用效率明顯提高，電能消耗顯著降低。
權利要求書
1.一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，包括電解槽、陽極、陰極、粒子電極、脈沖電源、曝氣裝置和超聲裝置；所述的電解槽下部設有進液口，上部設有出液口；陽極和陰極置于電解槽中；陽極與陰極分別與脈沖電源的正極和負極連接；粒子電極填充在陽極與陰極之間；曝氣裝置通過微孔曝氣管向電解槽中通入空氣；超聲裝置包括超聲波發(fā)生器和超聲波震動棒，超聲波震動棒置于電解槽中。
2.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的電解槽為矩形電解槽，所述的電解槽內壁設有卡槽，用于固定陽極和陰極。
3.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的電解槽內部設有固定板，位于靠近電解槽底部一側，防止粒子電極沉積到電解槽底部。
4.根據權利要求3所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的固定板上開孔，開孔率為30％-80％，孔徑為1-8mm。
5.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的陽極為鈦基涂層電極，陰極為石墨電極，粒子電極為柱狀活性炭。
6.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的陽極與陰極垂直放入電解槽中，且相互平行。
7.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的脈沖電源可以調節(jié)脈沖占空比，脈沖占空比的調節(jié)范圍是0-1。
8.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的脈沖電源可以調節(jié)脈沖頻率，脈沖頻率的調節(jié)范圍是0-5000Hz。
9.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的微孔曝氣管在電解槽的底部，位于所述固定板的下方，微孔曝氣管通過流量計與曝氣裝置相連，通過流量計調節(jié)曝氣量，流量計的調節(jié)范圍是0-180L/h。
10.根據權利要求1所述的一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，所述的超聲波發(fā)生器可以調節(jié)超聲功率，調節(jié)范圍是0-600W。
發(fā)明內容
發(fā)明目的：針對現有技術的不足，本發(fā)明的目的是提供一種脈沖三維電極廢水處理反應器，該反應器有效提高了廢水處理效果和電流效率，顯著降低了能耗；采用脈沖供電減緩了電極的鈍化腐蝕，有效延長了電極壽命。
為了實現上述目標，本發(fā)明采用如下技術方案：
一種脈沖三維電極廢水處理反應器，其特征在于，包括電解槽、陽極、陰極、粒子電極、脈沖電源、曝氣裝置和超聲裝置；所述的電解槽下部設有進液口，上部設有出液口；陽極和陰極置于電解槽中；陽極與陰極分別與電源的正極和負極連接；粒子電極填充在陽極與陰極之間；曝氣裝置通過微孔曝氣管向電解槽中通入空氣；超聲裝置包括超聲波發(fā)生器和超聲波震動棒，超聲波震動棒置于電解槽中。
優(yōu)選地，所述的電解槽為矩形電解槽。
優(yōu)選地，所述的電解槽內壁設有卡槽，用于固定陽極和陰極。
優(yōu)選地，所述的電解槽內部設有固定板，位于靠近電解槽底部一側，防止粒子電極沉積到電解槽底部。
優(yōu)選地，所述的固定板上開孔，開孔率為30％-80％，孔徑為1-8mm。
優(yōu)選地，所述的開孔率的最優(yōu)取值范圍是60％-70％，孔徑的最優(yōu)取值范圍是3-5mm。
優(yōu)選地，所述的陽極為鈦基涂層電極，陰極為石墨電極，粒子電極為柱狀活性炭。
優(yōu)選地，所述的陽極與陰極垂直放入電解槽中，且相互平行。
優(yōu)選地，所述的脈沖電源可以調節(jié)脈沖占空比，脈沖占空比的調節(jié)范圍是0-1。
優(yōu)選地，所述的脈沖占空比為0.3-0.7。
優(yōu)選地，所述的脈沖電源可以調節(jié)脈沖頻率，脈沖頻率的調節(jié)范圍是0-5000Hz。
優(yōu)選地，所述的脈沖頻率為1500-3000Hz。
優(yōu)選地，所述的微孔曝氣管在電解槽的底部，位于所述固定板的下方，微孔曝氣管通過流量計與曝氣裝置相連，通過流量計調節(jié)曝氣量，流量計的調節(jié)范圍是0-180L/h。
優(yōu)選地，所述的曝氣量為60-120L/h。
優(yōu)選地，所述的超聲波發(fā)生器可以調節(jié)超聲功率，調節(jié)范圍是0-600W。
優(yōu)選地，所述的超聲功率為200-400W。
相比現有技術，本發(fā)明的有益效果如下：
(1)本發(fā)明采用鈦基涂層電極作為陽極，降低了副反應的發(fā)生，具有較高的電流效率，耐腐蝕性強，使用壽命長；采用石墨電極作為陰極，石墨電極成本低，具有良好的導電、導熱性和較好的耐腐蝕性。
(2)本發(fā)明采用脈沖電源進行供電，通電時，電極表面上的•OH、H2O2等強氧化性物質濃度迅速增加，斷電時其能迅速地擴散到溶液中，增強了傳質效果，提高了廢水處理效果，從而降低了電能消耗。同時，脈沖供電可以減緩電極的鈍化腐蝕，有利于電極壽命的延長。
(3)本發(fā)明將三維電極與超聲耦合，超聲空化效應可以防止反應物在電極表面形成涂層，當電極活性下降時，超聲波清洗電極表面，消除表面雜質，起到復活電極的作用；超聲波的空化效應可以產生短暫的高溫和高壓，增加•OH、H2O2的生成；超聲波產生的強化傳質效應可以強化反應物從液相主體向電極表面的傳質過程，從而消除因傳質擴散產生的濃差極化。
(4)本發(fā)明采用曝氣裝置對電解槽通入空氣，一方面提高廢水體系中O2的濃度；另一方面在曝氣的作用下，三維電極反應器中的粒子電極活性炭處于懸浮狀態(tài)，活性炭與廢水體系接觸面積增大能強化傳質，有利于提高電流效率。
（發(fā)明人：孫杰;李愛英;張良杰;徐文龍）
