[实用新型]一种处理废水有机物的电化学装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种处理废水有机物的电化学装置，属于电化学技术领域。

背景技术

随着工业的迅速发展，污水排放量日益增加。我国的年污水排放量已突破400亿吨，排放的污水大部分都是有机物含量很高的工业有机废水，污水中的有机物或则毒性很大，很难被微生物降解，或则十分稳定，很难被一般的化学方法破坏，采用吸附或膜过滤的方法则易造成有机物的二次污染。因此研究处理污水中有机物的新技术乃是当今水处理领域的一大课题，也是环境保护的当务之急。

大量的研究表明：电化学技术可以将毒性大和分子结构稳定的有机分子转化为可生物降解的物质，甚至被彻底氧化为CO₂和H₂O等简单的无机分子。但是，采用传统平板二维电极的电化学技术，很难满足实际水处理要求，因其存在面体比小、单位槽体处理量小、电流效率低，尤其是电导率低时，需要投入大量电解质，使处理成本提高等缺陷。

为克服二维电极的缺陷，一种被称为三维电极，又称粒子群电极的新型电化学技术已被提出，并引起了广大科技人员的极大兴趣。这是一种由粒状材料与平面电极接触构成的新型电极。无论是面体比，还是反应物质的传质效果和时空产率均比二维电极显著提高。但是，目前三维电极的水处理装置仍存在对污水中有机物的转化速度不够快的问题，有待于进一步改善，使其有更好的实用价值。

另外，在通常的装置中，两个三维电极垂直平行排布，水流方向与电极平行，影响有机分子在电极表面的整体碰撞反应的几率，而且正极析出的副产物(O₂)大多释放于大气中，被负极当作合成H₂O₂的反应物利用只是少部分，所以负极表面发生的主要反应是H⁺的电化学还原(析H₂)，影响了能量的有效利用率。

发明内容

本实用新型的目的在于：提供一种处理废水有机物的电化学装置。需要解决的技术问题是：如何提高污水中有机物在电极反应装置中的氧化降解速度。

本实用新型技术问题通过下述技术方案解决：一种处理废水有机物的电化学装置，包括由直流电源供电的电解槽、污水入口、污水出口，其中：

所述的电解槽为二个或二个以上电解槽单元构成，电解槽单元的空间排布方式为由下而上垂直迭放且相互连通，其电极由下而上呈正负交替迭加排布；

所述的污水入口与最底层的电解槽底部连通，污水出口与设在最上层的电解槽单元的顶部连通，污水自底部最底层电解槽单元的正电极流经各电解槽单元后从污水出口排出，水流方向垂直于电极。其工作原理是：污水由下而上通过装置中的各个电解槽单元进行处理，水流方向与电极相垂直，污水首先接触的是正电极。

在上述方案基础上，所述的电解槽单元由壳体、正极性三维电极、负极性三维电极和一个防止短路的多孔绝缘网或板组成，正极性三维电极位于负极性三维电极的下方，隔板置于两电极之中。

在上述方案基础上，所述的各电解槽单元分别与独立的直流电源的输出端口连接。

相邻的电解槽单元之间通过垫圈和紧固件密封连接，其中，紧固件可以是螺钉、螺栓、销钉、铆钉等。

在近污水入口设置一输氧口，促进污水在电解槽内氧化还原反应。

所述电解槽单元的外壳截面呈圆柱形或方形等。

本实用新型中构成三维电极的正极性和负极性的材料各不相同，正极性三维电极的主电极为多孔钛板，粒状材料为硅酸铝小珠；在其表面修饰析氧过电位高的过渡金属氧化物；负极性三维电极的主电极为镀Pb的钢网，粒状材料为经表面防水活化处理的炭粒。

其中，正极性三维电极的主电极是微多孔的钛板，表面镀复了InO₂-Ta₂O₅/SnO₂(Sb)-PbO₂的复合金属氧化物，粒子材料是粒状的硅胶或r-Al2O3、硅酸铝，表面担载了MnO₂-SnO₂(Sb)/PbO₂催化剂。

负极性三维电极的主电极是表面镀Pb的钢网，粒状材料为经表面防水活化处理的炭粒，如：采用石墨粉、活性炭和少量的PTFE经混合成型并烧结后制成的小珠。

由于主电极和粒子材料表面修饰的析氧过电位高的过渡金属复合氧化物(MO_X)作为催化剂，不仅有利于污水中的有机物(RH)在电极表面直接被电化学氧化，而且有利于表面生成·OH自由基，其反应机理是：