[发明专利]一种三维电催化反应装置

说明书

本发明公开了三维电催化反应装置。包括壳体，沿壳体的底端至顶端的方向上，依次设置气液提升区和三维电催化反应区，还包括，若干空心阴极柱和空心阳极柱，彼此套设，且两者的间隙中放置催化剂；布水装置和布气装置，均设置于气液提升区，以向三维电催化反应区内布水和布气，并使催化剂在三维电催化反应区内呈流态化。本发明通过将阴阳空心柱交错布置在三维电催化反应区内，增大了三维电催化反应区内的废水与空心柱的接触面积，提高了设备的反应效率；另外，通过在三维电催化反应区的下端设置布气装置，使反应区内的催化剂在气体的作用下与废水充分混合，进一步提高了废水的处理效率，节约了处理成本。

技术领域

本发明涉及电化学和水污染控制技术领域，具体涉及一种三维电催化反应装置。

背景技术

随着人们生活水平的提高，用水需求变大，随之而来的是大量废水需要处理。但是现阶段随着废水成分的复杂程度越来越高，在治理废水中仅靠传统的技术和方法，已不能达到降解废水的要求。近年来，由于电化学法在降解有机废水时具有降解效果好，无需添加催化剂，设备操作简单，环境友好等特点，在生活和工业有机废水的处理中体现了很大的发展潜力。

电催化氧化技术作为高级氧化形式的一种，具有催化效率稳定、催化电极使用寿命长、操作简单及运行费用低等优点。目前，用于电催化氧化技术的电极主要有传统的二维电极和三维电极，由于三维电极具有更高的催化氧化效率和更低的能耗，受到人们的普遍热认可。

但是传统的三维电催化反应装置是直接将催化剂添加至反应区内，然后进行电催化以降解废水中的污染物，这样操作会导致污染物与废水接触不充分，降低了传统的三维电催化反应装置的反应效率；加之废水是直接通入反应区内的，这样的废水流态同样不利于提高三维电催化反应装置的反应效率。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于现有三维电催化反应装置的反应效率有待提高的缺陷，从而提供一种三维电催化反应装置，包括壳体，沿所述壳体的底端至顶端的方向上，在所述壳体内依次设置气液提升区和三维电催化反应区，还包括，

阴阳极套件，设置于所述三维电催化反应区内，且包括若干空心阴极柱和空心阳极柱，彼此套设，并沿所述阴阳极套件的横截面的径向方向上间隔分布空心阴极柱和空心阳极柱，两者的间隙中放置催化剂；

布水装置和布气装置，均设置于所述气液提升区，以向所述三维电催化反应区内布水和布气，并使所述催化剂在所述三维电催化反应区内呈流态化。

进一步的，相对于所述布水装置，所述布气装置靠近所述三维电催化反应区设置。

进一步的，还包括催化剂承托板，设置于气液提升区和三维电催化反应区之间，所述催化剂承托板上开设若干适于气体和水流通过的孔。

进一步的，所述布气装置与催化剂承托板的间距为50-100mm；

所述布气装置与布水装置的间距为100-300mm。

进一步的，相邻空心阴极柱和空心阳极柱间的间距为10-20mm。

进一步的，所述布气装置上间隔设置若干微孔曝气头，所述微孔曝气头的直径为200-230mm；

所述布气装置上间隔设置若干布水头，所述布水头的直径为10-20mm。

进一步的，还包括三相分离区，设置于所述三维电催化反应区与所述壳体的顶端之间的所述壳体内，所述三相分离区内设置有三相分离器，用于将气体和净化后的水引至所述壳体外，并将所述催化剂截留并返回至所述三维电催化反应区内。

进一步的，所述三相分离器包括呈锥形的分离壳体，所述分离壳体的大口端与所述三维电催化反应区连通，所述分离壳体的顶端设置出气口，侧壁设置出水口。

进一步的，所述空心阳极柱为石墨阳极柱、金属阳极柱或硼掺杂的金刚石阳极柱；