[发明专利]管状多孔钛膜-臭氧接触反应装置及其水处理方法

说明书

本发明提供了一种管状多孔钛膜‑臭氧接触反应装置及其水处理方法，腔体、管状膜电极和对电极；管状多孔钛膜电极设置于所述腔体中心，对电极设置在管状膜电极的内部，对电极与管状多孔钛膜电极之间设置有分隔材料，用于防止短路；腔体上的底部和顶部分别设置有进气口和出气口，管状多孔钛膜电极的下端与上端分别为进水口与出水口，用于使废水流入和流出所述管状多孔钛膜电极；使用时，当管状多孔钛膜电极作为阴极，对电极作为阳极，当管状多孔钛膜电极作为阳极，对电极作为阴极。本装置可以实现整个体系中臭氧无泡高效传质同时，在膜电极界面高效转化，产生羟基自由基，用于难降解有机物的快速降解。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及一种管状多孔钛膜-臭氧接触反应装置及其水处理方法。

背景技术

近年来，臭氧催化氧化技术在水处理领域中得到广泛的应用。然而，为了提高臭氧催化的效果，增强臭氧传质成为研究的主要方向。近些年来，基于膜无泡曝气的膜-臭氧接触反应器成为研究的热点。专利(申请号201710583322.7)通过采用无机疏水膜材料如聚四氟乙烯(PTFE)、偏四氟乙烯(PVDF)等膜材料作为气体扩散器，利用膜材料特殊的多孔特征，实现臭氧在膜界面的有效传质。由于整个传质过程中不产生气泡，引起传质效率高，臭氧利用率也高。为了进一步提高臭氧催化转化效率，Tony等人(Tony Merle，Wouter Pronk，Ursvon Gunten，MEMBRO3X,a Novel Combination of a Membrane Contactor with AdvancedOxidation(O₃/H₂O₂)for Simultaneous Micropollutant Abatement and BromateMinimization，Environ.Sci.Technol.Lett.2017,4,5,180-185)膜-臭氧接触反应器的基础上，向待测溶液中加入H₂O₂，使其与臭氧发生O₃/H₂O₂反应，产生大量的羟基自由基，以促进有机污染物的快速降解。然而，由于H₂O₂是危险化学品，其运输和储存都有严格的要求，因此一定程度上限制了该方法的大规模推广。众所周知，电化学还原氧气产生H₂O₂具有原位产生，经济廉价，易操控的特点，被水处理领域广泛应用。然而，传统的有机膜材料均不导电，无法通过电化学作用开展相关研究。即便有机膜可以通过负载导电层实现导电性的提升，但是导电层的稳定性，导电性仍需要进一步提升。

管状多孔钛膜以其优异的导电性、耐臭氧、耐酸碱、耐有机溶剂和优良的传质，因此被广泛应用于制药、水处理和食品加工等过程进行精密过滤。与此同时，管状多孔钛膜还具有三维多孔、电化学稳定性好、抗氧化性强以及比表面积高的独特优势。多孔钛材料不仅可以作为金属膜材料基体，同时由于其优良的多孔特性和耐腐蚀性，也是作为臭氧曝气的主要材料，已经广泛应用于臭氧水处理的实际工程中。

因此，亟需开发一种可以实现整个体系中臭氧无泡高效传质同时，能够在膜电极界面高效转化的水处理装置，以实现整个体系中臭氧无泡高效传质同时，在膜电极界面高效转化，产生羟基自由基，用于难降解有机物的快速降解。

发明内容

本发明提供了一种管状多孔钛膜-臭氧接触反应装置及其水处理方法，以解决现有技术问题中的缺陷。

为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案。

本发明提供了一种管状多孔钛膜-臭氧接触反应装置，包括：腔体、管状膜电极和对电极；

所述的管状多孔钛膜电极设置于所述腔体中心，所述的对电极设置在管状膜电极的内部，所述的对电极与管状多孔钛膜电极之间设置有分隔材料，用于防止短路；