[发明专利]流化床式三相电极反应器及其处理高浓度有机废水的方法

权利要求书

1.一种流化床式三相电极反应器，其特征在于，该流化床式三相电极反应器由电解槽、电极插槽、负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板、不锈钢阴极板、含MnO₂中间层的负载Ag掺杂SnO₂-CeO₂活性氧化铝粒子电极、挡板、布气板、进气管、电线和稳压稳流电源组成；在电解槽的侧壁中下部开设进气管的插孔；在电解槽的底部安装布气板，在布气板上均匀开设孔径为1mm的布气孔，在布气板的上方安装挡板，在挡板上均匀开设孔径为2mm的小孔；在电解槽上共安装有4个电极插槽，用于插入不锈钢阴极板和负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板；含MnO₂中间层的负载Ag掺杂SnO₂-CeO₂活性氧化铝粒子电极均匀分布在阴极板和阳极板之间的空隙中；其中，负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板由如下方法制备：

(1)用240号氧化铝耐水砂纸将钛片表面打磨至出现金属光泽，然后将其放入培养皿中，倒入50mL丙酮，在40kHz超声波清洗仪中用洗涤剂溶液清洗除油30min，取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗，然后放置在40kHz超声波清洗仪中用去离子水清洗15min；

(2)将步骤(1)得到的钛片放置在10％的草酸溶液中刻蚀2h，然后取出先用自来水冲洗，再用去离子水冲洗后放置在40kHz超声波仪器中用去离子水清洗15min，晾干后保存在无水乙醇中备用；

(3)利用辉光放电对步骤(2)得到的钛片表面进行预处理10min，然后在MS56A型高真空多靶磁控溅射机上完成磁控溅射镀铂得到物质A，其中阴极靶材为铂片，钛片作为阳极基片，操作模式为射频溅射，真空度为8.0×10^-2pa，功率为100W，氩气压力为1pa；

(4)将正丁醇、异丙醇、异丁醇、无水乙醇按等体积比例混合，得到溶液A；将Sr(NO₃)₂溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液B；将Pb(NO₃)₂溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液C；将Mg(NO₃)₂·6H₂O溶于水中制成浓度为0.5mol/L的溶液，加入5滴硝酸以防水解，得到溶液D；

(5)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比10∶10∶1混合，得到溶液E1，将溶液E1与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F1-1、溶液F1-2、溶液F1-3、溶液F1-4；

(6)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比5∶5∶1混合，得到溶液E2，将溶液E2与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F2-1、溶液F2-2；

(7)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1∶1∶1混合，得到溶液E3，将溶液E3与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量3份，得到溶液F3-1、溶液F3-2、溶液F3-3；

(8)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1∶1∶5混合，得到溶液E4，将溶液E4与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量2份，得到溶液F4-1、溶液F4-2；

(9)将溶液B、溶液C、溶液D按体积比1∶1∶10混合，得到溶液E5，将溶液E5与溶液A等体积比混合，摇匀后分成等量4份，得到溶液F5-1、溶液F5-2、溶液F5-3、溶液F5-4；

(10)将步骤(3)得到的物质A浸入到溶液F1-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B1；

(11)将物质B1浸入到溶液F1-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质B2；

(12)将物质B2浸入到溶液F1-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质B3；

(13)将物质B3浸入到溶液F1-4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质B4；

(14)将物质B4浸入到溶液F2-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质C1；

(15)将物质C1浸入到溶液F2-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质C2；

(16)将物质C2浸入到溶液F3-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质D1；

(17)将物质D1浸入到溶液F3-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质D2；

(18)将物质D2浸入到溶液F3-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质D3；

(19)将物质D3浸入到溶液F4-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质E1；

(20)将物质E1浸入到溶液F4-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质E2；

(21)将物质E2浸入到溶液F5-1中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质F1；

(22)将物质F1浸入到溶液F5-2中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到物质F2；

(23)将物质F2浸入到溶液F5-3中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，得到物质F3；

(24)将物质F3浸入到溶液F5-4中，并在磁力搅拌器作用下均匀浸渍，3h后取出晾干，然后在100℃条件下干燥10h，将干燥后的物质置于马弗炉中在780℃条件下焙烧4h，得到的物质即为负载Pt掺杂SrO-PbO镀MgO膜钛基阳极板。

2.根据权利要求1所述一种流化床式三相电极反应器，其特征在于，该流化床式三相电极反应器中的含MnO₂中间层的负载Ag掺杂SnO₂-CeO₂活性氧化铝粒子电极由如下方法制备：

(1)将300g粒径为3-5mm的γ-Al₂O₃球用500ml去离子水洗涤，重复洗涤3次，然后放入200ml无水乙醇中浸泡10h，用500ml去离子水清洗1次后，在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质A；

(2)将50ml浓度为0.5mol/L的AgNO₃加入150ml异丙醇中，得到溶液A；

(3)将步骤(1)得到的颗粒物质A加入步骤(2)得到的溶液A中，并在摇床中摇动3h，过滤得到颗粒物质B和微乳液X，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质B，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质C；

(4)将步骤(3)得到的颗粒物质C置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到颗粒物质D；

(5)将步骤(4)得到的颗粒物质D加入步骤(3)得到的微乳液X中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质E，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质E，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，然后置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到颗粒物质F；

(6)将10ml浓度为0.5mol/L的Ce(NO₃)₂溶液和200ml浓度为0.5mol/L的MnCl₂溶液加入到100ml异丙醇和10ml浓盐酸中，然后再加入10ml浓度为0.5mol/L的SnCl₄溶液，摇匀后分成等量5份，得到溶液B₁、溶液B₂、溶液B₃、溶液B₄、溶液B₅；

(7)将步骤(5)得到的颗粒物质F加入步骤(6)得到的溶液B₁中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G1，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G1，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₁；

(8)将步骤(7)得到的颗粒物质H₁加入步骤(6)得到的溶液B₂中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G2，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G2，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₂；

(9)将步骤(8)得到的颗粒物质H₂加入步骤(6)得到的溶液B₃中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G3，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G3，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₃；

(10)将步骤(9)得到的颗粒物质H₃加入步骤(6)得到的溶液B₄中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G4，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G4，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₄；

(11)将步骤(10)得到的颗粒物质H₄加入步骤(6)得到的溶液B₅中，并在摇床中摇动3h，过滤除去液体得到颗粒物质G5，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质G5，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质H₅；将H₅置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到颗粒物质I；

(12)将20ml浓度为0.5mol/L的Ce(NO₃)₂溶液和70ml浓度为0.5mol/L的MnCl₂溶液加入到100ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入20ml浓度为0.5mol/L的SnCl₄溶液，得到溶液C；

(13)将步骤(11)得到的颗粒物质I加入步骤(12)得到的溶液C中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质J，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质J，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质K；

(14)将25ml浓度为0.5mol/L的Ce(NO₃)₂溶液和25ml浓度为0.5mol/L的MnCl₂溶液加入到125ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入25ml浓度为0.5mol/L的SnCl₄溶液，得到溶液D；

(15)将步骤(13)得到的颗粒物质K加入步骤(14)得到的溶液D中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质L，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质L，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质M；

(16)将20ml浓度为0.5mol/L的Ce(NO₃)₂溶液和10ml浓度为0.5mol/L的MnCl₂溶液加入到120ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入50ml浓度为0.5mol/L的SnCl₄溶液，得到溶液E；

(17)将步骤(15)得到的颗粒物质M加入步骤(16)得到的溶液E中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质N，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质N，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质O；

(18)将15ml浓度为0.5mol/L的Ce(NO₃)₂溶液和5ml浓度为0.5mol/L的MnCl₂溶液加入到100ml异丙醇和5ml浓盐酸中，然后再加入80ml浓度为0.5mol/L的SnCl₄溶液，得到溶液F；

(19)将步骤(17)得到的颗粒物质O加入步骤(18)得到的溶液F中，并在摇床中摇动3h；过滤除去液体得到颗粒物质P，用100mL质量浓度为95％的乙醇洗涤颗粒物质P，重复洗涤2次，然后在80℃条件下干燥10h，得到颗粒物质Q，将Q置于马弗炉中在500℃条件下焙烧4h，得到的颗粒物质即为含MnO₂中间层的负载Ag掺杂SnO₂-CeO₂活性氧化铝粒子电极。