一種旋流電催化水處理方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種旋流電催化水處理方法，以及在水處理工業(yè)過程中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]電催化水處理技術(shù)是一種快速氧化去除有機(jī)污染物的高效水處理技術(shù)，具有廣泛的應(yīng)用前景。電催化水處理技術(shù)的基本原理是使污染物在電極上發(fā)生直接電化學(xué)反應(yīng)或間接電化學(xué)轉(zhuǎn)化而從廢水中減少或去除。它可分為直接電解和間接電解。直接電解是指污染物在電極上直接被氧化或還原而從廢水中去除。間接電解是指利用電化學(xué)產(chǎn)生的氧化還原物質(zhì)(如具有強(qiáng)氧化性的氯酸鹽、次氯酸鹽、H2O2和O3以及溶劑化電子、.Η0、.Η02等自由基)作為反應(yīng)劑或催化劑，使污染物轉(zhuǎn)化成毒性更小的物質(zhì)。電催化處理技術(shù)具有多功能性、高靈活性、無污染或少污染、易于控制性等特點(diǎn)，同時(shí)其設(shè)備小、占地少、運(yùn)行管理簡單和處理效果好，目前日益受到人們的重視。但由于其在實(shí)際運(yùn)用中尚存在電能消耗高、效果不穩(wěn)定等缺點(diǎn)，阻礙了其廣泛應(yīng)用。尋求節(jié)能高效的電催化水處理技術(shù)與設(shè)備已成為電化學(xué)應(yīng)用技術(shù)研究的重要方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明目的在于，提供一種旋流電催化水處理方法，該方法涉及的裝置是由旋流電解反應(yīng)器殼體、電催化陰極電極、導(dǎo)流槽、電催化陽極電極、導(dǎo)流槽入口和出水口組成，以旋流電催化水處理技術(shù)為核心，通過反應(yīng)器設(shè)計(jì)將水利旋流技術(shù)與電催化氧化技術(shù)結(jié)合，電催化陽極電極為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥、鉑涂覆的鈦電極，電催化陰極電極的材質(zhì)為鈦、不銹鋼；利用水利旋流作用增加反應(yīng)傳質(zhì)效率及反應(yīng)路徑，提高電催化氧化的反應(yīng)效率；電催化電極采用陰極和陽極交錯(cuò)排列方式，增加了電極放置密度，從而增強(qiáng)反應(yīng)效率。經(jīng)處理油田高含鹽廢水的結(jié)果表明:該方法有良好的電催化氧化能力，可以顯著提高高鹽廢水中色度及COD的去除效率，使出水達(dá)到國家工業(yè)廢水排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
[0004]本發(fā)明所述的一種旋流電催化水處理方法，該方法涉及的裝置是由旋流電解反應(yīng)器殼體、電催化陰極電極、導(dǎo)流槽、電催化陽極電極、導(dǎo)流槽入口和出水口組成，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)分別固定電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，和電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I)一側(cè)的上端設(shè)有導(dǎo)流槽入口(5)，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I) 一側(cè)的下端設(shè)有導(dǎo)流槽(3)，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I)的另一側(cè)設(shè)有出水口(6)，具體操作按下列步驟進(jìn)行:
a、將電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，排列間隔均等的電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體(I)中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口(5)打入，流速為5m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽(3)形成旋流； C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.0 V，電流密度為40 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口(6)中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)。
[0005]步驟a中的電催化陰極電極(2)和電催化陽極電極(4)為棒狀、網(wǎng)、板、多孔管或異形為板棒焊接、網(wǎng)棒焊接形式。
[0006]本發(fā)明所述的旋流電催化水處理方法，該方法的特點(diǎn)主要有:(1)將水利旋流技術(shù)與電催化氧化技術(shù)結(jié)合；(2)利用水利旋流作用增加反應(yīng)傳質(zhì)效率及反應(yīng)路徑，提高電催化氧化的反應(yīng)效率；(3)電催化陽極電極和電催化陰極電極交錯(cuò)排列于旋流反應(yīng)器殼體內(nèi)部，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)。電催化電極采用電催化陽極電極和電催化陰極電極交錯(cuò)排列方式，增加了電極放置密度，從而增強(qiáng)反應(yīng)效率，利于實(shí)現(xiàn)電催化氧化技術(shù)在實(shí)際水處理工藝中的應(yīng)用。
【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明所述裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明所述裝置縱向剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]本發(fā)明給出的實(shí)施例可以使本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但不以任何方式限制本發(fā)明。
[0009]實(shí)施例1
二氧化釕涂覆鈦陽極旋流電催化反應(yīng)器處理油田高含鹽廢水:
a、將網(wǎng)狀電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化棒狀二氧化釕涂覆鈦陽極電極4分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，電流密度為30 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到110 mg/L，達(dá)到國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]實(shí)施例2
二氧化鉛涂覆鈦陽極旋流電催化反應(yīng)器處理油田高含鹽廢水:
a、將板狀電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化網(wǎng)狀二氧化鉛涂覆鈦陽極電極4分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.5 V，電流密度為40 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到105 mg/L，達(dá)到國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0011]實(shí)施例3 銻-錫氧化物涂覆鈦陽極旋流電催化反應(yīng)器處理油田高含鹽廢水:
a、將棒狀電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化板狀銻-錫氧化物涂覆鈦陽極電極4分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.0 V，電流密度為40 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到116 mg/L，達(dá)到國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0012]實(shí)施例4
氧化銥涂覆鈦陽極旋流電催化反應(yīng)器處理油田高含鹽廢水:
a、將異形為板棒焊接的電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化異形為板棒焊接的氧化銥涂覆鈦陽極電極4分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，電流密度為30 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到135 mg/L，達(dá)到國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0013]實(shí)施例5
鉑涂覆鈦陽極旋流電催化反應(yīng)器處理油田高含鹽廢水:
a、將多孔管狀不銹鋼電催化鈦陰極電極2，排列間隔均等的電催化多孔管狀鉑涂覆鈦陽極電極4分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體I中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)；
b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口5打入，流速為5 m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽3形成旋流；
C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為2.5 V，電流密度為30 mA/cm2；
d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口 6中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)；
入水COD為483 mg/L，可以完全去除水體中的色度，出水COD降到120 mg/L，達(dá)到國家工業(yè)廢水二級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0014]本發(fā)明所述的技術(shù)方案，存在多種技術(shù)啟示，其可替換方案的理論依據(jù)有:
本發(fā)明所給出的實(shí)施例中使用的電催化陽極電極4為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥、鉑涂覆的鈦電極，電催化陰極電極2的材質(zhì)為鈦、不銹鋼，由此推斷:當(dāng)電催化陽極電極4采用其他類型電極(如碳布、碳纖維、石墨電極等)，電催化陰極電極2采用其他類型電極(如采用反應(yīng)器殼體為電催化陰極電極等)，也能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
[0015]本發(fā)明所給出的實(shí)施例中的水利旋流技術(shù)是物料分離的常規(guī)方法，廣泛用于液固物料的分離，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明實(shí)施案例所提供的技術(shù)方案，得到技術(shù)啟示，通過改變旋流器結(jié)構(gòu)和運(yùn)行方式，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)效果。
[0016]本發(fā)明所述的方法中，電催化陽極電極4和電催化陰極電極2采用的是交錯(cuò)排列方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明所提供的技術(shù)方案，得到技術(shù)啟示，采用不同的排布方法，達(dá)到同樣的技術(shù)效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種旋流電催化水處理方法，其特征在于該方法涉及的裝置是由旋流電解反應(yīng)器殼體、電催化陰極電極、導(dǎo)流槽、電催化陽極電極、導(dǎo)流槽入口、入水口和出水口組成，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I)內(nèi)分別固定電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，和電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I) 一側(cè)的上端設(shè)有導(dǎo)流槽入口( 5 )，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I) 一側(cè)的下端設(shè)有導(dǎo)流槽(3)，在旋流電解反應(yīng)器殼體(I)的另一側(cè)設(shè)有出水口(6)，具體操作按下列步驟進(jìn)行: a、將電催化陰極電極(2)為不銹鋼或鈦，排列間隔均等的電催化陽極電極(4)為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥或鉑涂覆的鈦電極分別進(jìn)行清洗干燥后采用交錯(cuò)排列方式裝入旋流反應(yīng)器殼體(I)中，形成環(huán)形結(jié)構(gòu)； b、用多級(jí)離心栗將油田高含鹽廢水從導(dǎo)流槽入口(5)打入，流速為5m/s，流體經(jīng)導(dǎo)流槽(3)形成旋流； C、調(diào)節(jié)外加電場電壓為3.0 V，電流密度為40 mA/cm2； d、穩(wěn)定運(yùn)行I h后，從出水口(6)中取樣，檢測出水色度、COD指標(biāo)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種旋流電催化水處理方法，其特征在于步驟a中的電催化陰極電極(2)和電催化陽極電極(4)為棒狀、網(wǎng)、板、多孔管或異形為板棒焊接、網(wǎng)棒焊接形式。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種旋流電催化水處理方法，該方法涉及的裝置是由旋流電解反應(yīng)器殼體、電催化陰極電極、導(dǎo)流槽、電催化陽極電極、導(dǎo)流槽入口和出水口組成，以旋流電催化水處理技術(shù)為核心，通過反應(yīng)器設(shè)計(jì)將水利旋流技術(shù)與電催化氧化技術(shù)結(jié)合，電催化陽極電極為二氧化釕、二氧化鉛、銻-錫氧化物、氧化銥、鉑涂覆的鈦電極，電催化陰極電極的材質(zhì)為鈦、不銹鋼；利用水利旋流作用增加反應(yīng)傳質(zhì)效率及反應(yīng)路徑，提高電催化氧化的反應(yīng)效率；電催化電極采用陰極和陽極交錯(cuò)排列方式，增加了電極放置密度，從而增強(qiáng)反應(yīng)效率。經(jīng)處理油田高含鹽廢水的結(jié)果表明：該方法有良好的電催化氧化能力，可以顯著提高高鹽廢水中色度及COD的去除效率，使出水達(dá)到國家工業(yè)廢水排放二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
【IPC分類】C02F1/461, C02F1/467
【公開號(hào)】CN105217739
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510698802
【發(fā)明人】朱云慶, 王傳義
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所
【公開日】2016年1月6日
【申請(qǐng)日】2015年10月26日