[发明专利]一种处理难降解有机废水的无隔膜电-Fenton反应器

说明书

技术领域

本发明属于难降解有机废水的电化学处理技术领域，具体涉及一种处理难降解有机废水的无隔膜电-Fenton反应器。

背景技术

电-Fenton法通过产生羟基自由基等强氧化性的活性基团来降解废水中的有机污染物，具有无二次污染、成本低、适用性强、效率高等特点，在处理高浓度、难生化降解废水方面具有应用潜力。为增强难生化降解废水的电--Fenton法处理效果，提高电解槽单位体积有效反应面积、传质效果和电流效率是非常关键的问题，因此需要开发新型高效的电-Fenton反应器。同时，将反应器的开发和与之相匹配的电极制备相结合进行，使电极的催化效率得到充分发挥是目前研究的重点之一。因此选择适合的电极材料和对其改性，以改善电极的表面催化性能，便成了电化学工作者研究的新课题。近30年来，钛基板电极已发展成为金属氧化物电极的主要形式，目前修饰钛电极所使用的金属氧化物主要有氧化钌、氧化锰、氧化铅、氧化铂、氧化铱、锡锑氧化物等。电催化电极的表面微观结构和状态是影响电催化性能的重要因素，而电极的制备方法直接影响到电极的表面结构，因而选择合适的电极制备方法是提高电极电催化活性至关重要的关键环节。目前还缺少将反应器的开发和与之相匹配的电极制备相结合方面的研究。

发明内容

本发明的目的是提供一种处理难降解有机废水的无隔膜电-Fenton反应器。本发明的具体内容如下：

一种处理难降解有机废水的无隔膜电-Fenton反应器由电解槽(1)，电极插槽(2)，三维多孔阴极板(3)，基于NiO-CoO-CeO修饰的负载Pt钛基阳极板(4)，多孔曝气管(5)，电线(6)，稳压稳流电源(7)；在电解槽(1)两个侧壁的下部分别安装一个多孔曝气管(5)，多孔曝气管(5)的直径为5mm，在多孔曝气管(5)上每隔2mm均匀分布直径为0.5mm的小孔；在电解槽(1)上共安装有4个电极插槽(2)，每两个插槽为一对，分别位于电解槽(1)的正面和对面壁上，插槽上均匀分布宽度为2mm的卡位，用于插入三维多孔阴极板(3)和基于NiO-CoO-CeO修饰的负载Pt钛基阳极板(4)，卡位的间距为10mm；三维多孔阴极板(3)分布在基于NiO-CoO-CeO修饰的负载Pt钛基阳极板(4)的两侧；用电线(6)将三维多孔阴极板(3)和基于NiO-CoO-CeO修饰的负载Pt钛基阳极板(4)与稳压稳流电源(9)相连。

其中，所述三维多孔阴极板由如下方法制备：

(1)取5g乙炔黑加入500mL烧杯中，加入100mL去离子水并煮沸1h，除去上层杂质并真空抽滤，将抽滤后的乙炔黑放入80℃烘箱中干燥12h，得到物质A；

(2)将物质A放入500mL烧杯中，向烧杯中加入100mL浓度为0.3mol/L的HNO₃，搅拌6h后放入80℃烘箱中干燥24h，得到物质B；

(3)将长度为60mm、宽度为40mm、厚度为2mm镍网放入1000mL烧杯中，加入700mL去离子水并煮沸1h，取出镍网用250mL去离子水清洗，将清洗后的镍网放入500mL烧杯中，加入100mL浓度为0.1mol/L的盐酸溶液浸泡0.5h，然后取出镍网用250mL去离子水冲洗，晾干后得到物质C；

(4)将3.5g物质B放入500mL烧杯中，然后加入10mL浓度为3.5mol/L的Na₂SO₄水溶液、7.5mL质量百分比浓度为20％的聚氧乙烯-8-辛基苯基醚水溶液、50mL异丙醇、30mL叔丁醇，在100r/min条件下搅拌10min，然后加入5.5mL质量百分比浓度为60％的聚四氟乙烯乳液，在100r/min条件下搅拌10min，得到溶液A，将溶液A放入80℃恒温水浴锅中，至溶液呈膏状，得到膏状物A；

(5)将膏状物A涂抹在物质C的一侧得到物质D，将物质D放于压片机上，在压力为2t条件下保压1min，得到物质E；

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

(7)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，摇匀得到溶液C；