[发明专利]一种适用于水源水污染物去除的阴极电化学微滤膜耦合反应器

权利要求书

1.一种适用于水源水污染物去除的阴极电化学微滤膜耦合反应器，其特征在于：由稳压直流电源(1)、石墨板阳极(2)、电化学微滤膜阴极(3)、气体扩散器(4)、气体流量计(5)和气泵(6)组成，其中，电化学微滤膜阴极(3)通过在PVC膜支架两侧粘合内嵌钢丝网的平板微滤膜制成，电化学微滤膜阴极(3)布置于反应器壳体(7)内上部，石墨板阳极(2)对称布置于电化学微滤膜阴极(3)两侧，气体扩散器(4)安装于电化学微滤膜阴极(3)正下方，气体扩散器(4)通过气体流量计(5)和管道连接气泵(6)，石墨板阳极(2)和电化学微滤膜阴极(3)分别与稳压直流电源(1)的阴阳极相连；进水系统连接反应器壳体(7)一侧上部的进水口，反应器壳体(7)另一侧上方的出水口通过蠕动泵和管道连接清水池；原水首先通过进水系统进入反应器壳体中，在稳压直流电源(1)施加的外加电场作用下，水中的一部分难降解有机物被石墨板阳极(2)表面产生的HO^•氧化降解，同时在蠕动泵的抽吸作用下，水中的污染物到达电化学微滤膜阴极(3)表面，颗粒、胶体以及大分子污染物被有效拦截，小分子难降解有机物进一步被电化学微滤膜阴极(3)表面产生的氧化剂物种氧化降解，经处理后的水透过电化学微滤膜阴极(3)两侧的微滤膜进入阴极膜腔中，经反应器壳体上方的出水口流出，由蠕动泵抽送至清水池；通过气体扩散器(4)、气体流量计(5)和气泵(6)来控制反应器壳体(7)的进气量，以维持H₂O₂氧化剂物种在电化学微滤膜阴极(3)表面的持续生成。

2.根据权利要求1所述的阴极电化学微滤膜耦合 反应器，其特征在于，稳压直流电源(1)为电化学氧化过程供电，外加直流电压范围为0.5 ~ 2.0 V。

3.根据权利要求1所述的阴极电化学微滤膜耦合 反应器，其特征在于，石墨板阳极(2)和电化学微滤膜阴极(3)的板间距为1cm。

4.根据权利要求1所述的阴极电化学微滤膜耦合 反应器，其特征在于，所述电化学微滤膜阴极(3)为电化学平板微滤膜，其内嵌钢丝网孔径为200μm，厚度为50 μm，将钢丝网置于无纺布上，在钢丝网上刮涂铸膜液，制得膜孔径为0.4 μm的电化学微滤膜，铸膜液涂层采用高分子聚合物，所述石墨板阳极(2)采用石墨材质，膜支架采用PVC材质，在施加外加电场和曝气条件下，石墨板阳极(2)和电化学微滤膜阴极(3)表面可以产生一定量的H₂O₂、HO^•和Fe(IV)O²⁺强氧化剂物种，氧化降解水中的难降解污染物。

5.根据权利要求1所述的阴极电化学微滤膜耦合 反应器，其特征在于，电化学微滤膜阴极(3)底部安装气体分散器，通过气泵和气体流量计来控制进气量，利用气泡对膜面的冲刷作用可以有效减少微滤膜膜孔堵塞，缓解膜污染；通过曝气扰动使反应器内水混合均匀，减少污染物在电极表面沉积，提高电流效率；同时，在电化学作用下，O₂在阴极表面失电子还原生成H₂O₂，O₂和H₂O₂通过腐蚀作用促进钢丝网溶出Fe(II)，从而加速在阴极界面和均相溶液中发生的Fenton反应，促进氧化剂物种的生成，提高难降解有机物去除效率。

6.根据权利要求1所述的阴极电化学微滤膜耦合 反应器，其特征在于，水力停留时间为1~ 6 h；阴极膜通量为10 ~ 140 L/(m²·h)。

7.根据权利要求4所述的阴极电化学微滤膜耦合 反应器，其特征在于，铸膜液涂层为聚偏氟乙烯、聚醚砜、聚四氟乙烯或聚丙烯腈中任一种。