一種基于電磁感應原理的填充式電催化氧化反應器制造技術

一種基于電磁感應原理的填充式電催化氧化反應器，屬于高級氧化水處理技術領域，包括高頻電源、支撐支架、空氣泵、空氣進口、循環(huán)水進口、多孔支撐板、循環(huán)水泵、微型電解池、電磁螺線管、循環(huán)水出口、槽體，固定在支撐支架上的槽體底端開有空氣進口和循環(huán)水進口，空氣進口連通空氣泵，循環(huán)水進口連接循環(huán)水泵接通槽體上部的循環(huán)水出口，槽體內(nèi)下部安裝一多孔支撐板，多孔支撐板上方的槽體內(nèi)緊密填充有若干微型電解池，槽體外壁繞制螺線管作為電磁螺線管，所述電磁螺線管和高頻電源連接；本反應器中的微型電解池各自獨立無線供電，反應器性能穩(wěn)定，提高了污染物的降解效率，使用壽命更長。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】

本技術屬于高級氧化水處理
，涉及電磁感應填充式電化學反應器,其用于有機廢水處理。
技術介紹
隨著工業(yè)發(fā)展及社會的進步，人類面臨的主要課題之一就是環(huán)境保護與可持續(xù)發(fā)展，其中水污染治理又是環(huán)境保護的重點內(nèi)容之一。有機污染物尤其生物難降解有機污染物的處理是水污染治理的難點和熱點。高級氧化技術為難降解有機污染物治理提供了一條重要的途徑，已成為正在迅速發(fā)展中的水處理新技術。其中電催化氧化法與其它高級氧化技術相比以電子作為反應劑，電壓梯度為反應動力，一般不需要外加化學試劑，不易造成二次污染，能量要求簡單，有利于實現(xiàn)高效率、低成本，易于實現(xiàn)自動控制，被稱為“環(huán)境友好”的高級氧化技術。它的基本原理是使有機污染物直接在電極上得失電子而發(fā)生氧化還原，或利用在電極反應產(chǎn)生的各種強氧化劑使污染物被降解。因此選用適當電極材料提高電流效率、增大工作電極的表面積、減小電極間距（縮短反應物遷移的距離）及采用適當?shù)碾娫垂╇姺绞降却胧┦翘岣唠姶呋趸ń到庥袡C污染物效率的有效方法。傳統(tǒng)的二維電極法由于面體比小，有機物降解效果并不理想，專利CN201882957U通過將陰陽電極交錯均勻間隔布置，減少電極間距，使反應器容納的電極面積加大，提高了電催化氧化效果，專利CN102603038A通過進一步設置與導電條相連的陰陽極電極架，使電極的固定方式為插入式，便于電極的安裝及后續(xù)電極的更換與反應器的清洗。但上述專利由于減小了陰陽電極間距，導致相鄰陰陽電極間易發(fā)生短路現(xiàn)象，存在即是僅一對陰陽極短路，也會使整個電化學反應器無法正常工作問題。為了提高電催化氧化效果，Bickhuast在20世紀60年代末期提出了三維電極的概念。在此基礎上FleischmanM.于1973年開發(fā)出復極性固定床電解槽(bipolarpackedbedcell,簡稱BPBC),它是在傳統(tǒng)的二維電解槽電極間裝填粒狀或其他碎屑狀工作電極材料,在主電極電場作用下，微粒因靜電感應而復極化，在粒子的一端發(fā)生陽極反應，另一端發(fā)生陰極反應，整個粒子成為一個立體的電極，粒子之間構成一個微電解池，整個電解槽由這樣的很多微電解池組成，與二維電極相比,復極性固定床電解槽在相同反應體積情況下,可提供較大的電極表面,且因粒子的間距小,物質(zhì)傳遞的效果得到極大改善,因而它極大地提高了有機污染物的降解效率。專利CN103928202A將聚酰亞胺膜包覆的同質(zhì)粒子電極制得的絕緣粒子與粒子電極按一定比例混合作為三維電極反應器的填料，提高填充粒子的復極化率，降低了短路電流，提高了有機污染物的降解效率,但存在絕緣粒子占據(jù)反應器的有效工作空間的問題；專利CN103241807A以表面負載金屬氧化物催化劑的活性炭粒子作為粒子電極，將表面負載金屬氧化物催化劑的多孔瓷環(huán)粒子作為絕緣粒子，提高了電解槽的有效工作空間，但上述專利都存在粒子電極長期運轉后表面易結垢堵塞失效的問題。專利CN201265045Y采用空氣曝氣方法使粒子電極保持懸浮狀態(tài)，專利CN101691251A采用可調(diào)速機械攪拌方式使粒子電極處于懸浮狀態(tài)，通過粒子間的相互碰撞摩擦，實現(xiàn)對電極的清洗，使電極表面處于潔凈狀態(tài)，但這種碰撞摩擦也會加劇粒子電極的磨損，尤其是導致粒子表面負載的催化劑磨損，反而會使粒子電極的使用壽命縮短。另外由于粒子電極電位與主電極位置、所加電壓及電解質(zhì)濃度有關（周集體，楊松，艾尼瓦爾，胡軍.復極性固定床電解槽中粒子電極感應電位研究[J],環(huán)境科學與技術，2004,27(6):27-30.），當主電極位置及電解質(zhì)濃度的發(fā)生微小變化時會導致反應器對有機污染物降解效率發(fā)生變化，尤其當粒子電極處于懸浮狀態(tài)時，還會導致反應器饋電電位分布不均勻，影響粒子電極電位，從而可能使反應器的降解效率下降，反應器性能的穩(wěn)定性受到影響。此外，對表面負載有催化活性金屬氧化物的粒子電極，粒子電極因靜電感應而復極化，其一端發(fā)生陽極氧化反應，另一端發(fā)生陰極還原反應，還原反應可能使粒子電極負載的金屬氧化物價態(tài)發(fā)生變化，導致催化活性及使用壽命受到影響。因此研制降解效率高，性能長期穩(wěn)定的新型電催化氧化反應器，對水污染治理，尤其處理生物難降解有機污染物，保護環(huán)境與維持社會的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
技術實現(xiàn)思路
本技術專利的目的在于針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種綜合應用無線供電技術、高頻電磁場水處理技術和電催化氧化水處理技術的微型電解池填充式電催化氧化反應器。它特別適合于處理有機污染物廢水尤其生物難降解有機污染物廢水。為實現(xiàn)上述目的，本技術采用的技術方案為：一種基于電磁感應原理的填充式電催化氧化反應器，包括高頻電源（1）、支撐支架（2）、空氣泵（3）、空氣進口（4）、循環(huán)水進口（5）、多孔支撐板（6）、循環(huán)水泵（7）、微型電解池（8）、電磁螺線管（9）、循環(huán)水出口（10）、槽體（11），其特征在于固定在支撐支架（2）上的槽體（11）底端開有空氣進口（4）和循環(huán)水進口（5），空氣進口連通空氣泵（3），循環(huán)水進口（5）連接循環(huán)水泵（7）接通槽體（11）上部的循環(huán)水出口（10），槽體（11）內(nèi)下部安裝一多孔支撐板（6），多孔支撐板（6）上方的槽體（11）內(nèi)緊密填充有若干微型電解池（8），槽體（11）外壁繞制螺線管作為電磁螺線管（9），所述電磁螺線管（9）和高頻電源（1）連接；所述微型電解池（8）的結構是:陰極（803）由碳纖維、不銹鋼或鈦材料制成管狀結構，陽極（804）采用形穩(wěn)電極,電極支架（805）通過膠粘劑粘接在陰極（803）管兩端并固定住外圍的陽極（804）,陰極(803)、陽極（804）、電極支架（805）間形成的腔體通過陽極（804）或電極支架（805）的槽孔與外界相通；感應線圈（801）的輸出端與整流橋（802）交流輸入端相連接，感應線圈（801）和整流橋（802）置于陰極（803）管內(nèi)，整流橋（802）的直流輸出負極端（807）用導電膠或焊錫（808）與陰極（803）管內(nèi)壁膠粘或焊接一起，整流橋（802）的直流輸出正極端（806）用鈦金屬線（810）引出陰極（803）管外與陽極（804）相連；用硅膠（809）將陰極（803）管內(nèi)的感應線圈（801）和整流橋(802)完全密封。高頻電源（1）產(chǎn)生的高頻交變電流通過繞在槽體（11）外壁的電磁螺線管（9）在槽體內(nèi)產(chǎn)生高頻交變磁場，通過電磁感應方式為緊密填充在槽體（11）內(nèi)的微型電解池（8）無線提供電能。采用上述基于電磁感應原理的無線供電微型電解池填充式電催化氧化反應器處理廢水時，首先將組裝好的眾多微型電解池緊密填充在槽體內(nèi)，將待處理廢水裝入槽體中，<本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種基于電磁感應原理的填充式電催化氧化反應器，包括高頻電源（1）、支撐支架（2）、空氣泵（3）、空氣進口（4）、循環(huán)水進口（5）、多孔支撐板（6）、循環(huán)水泵（7）、微型電解池（8）、電磁螺線管（9）、循環(huán)水出口（10）、槽體（11），其特征在于固定在支撐支架（2）上的槽體（11）底端開有空氣進口（4）和循環(huán)水進口（5），空氣進口連通空氣泵（3），循環(huán)水進口（5）連接循環(huán)水泵（7）接通槽體（11）上部的循環(huán)水出口（10），槽體（11）內(nèi)下部安裝一多孔支撐板（6），多孔支撐板（6）上方的槽體（11）內(nèi)緊密填充有若干微型電解池（8），槽體（11）外壁繞制螺線管作為電磁螺線管（9），所述電磁螺線管（9）和高頻電源（1）連接；所述微型電解池（8）的結構是:電極支架（805）通過膠粘劑粘接在陰極（803）管兩端并固定住外圍的陽極（804）,陰極?(803)?、陽極（804）、電極支架（805）間形成的腔體通過陽極（804）或電極支架（805）的槽孔與外界相通；感應線圈（801）的輸出端與整流橋（802）交流輸入端相連接，感應線圈（801）和整流橋（802）置于陰極（803）管內(nèi)，整流橋（802）的直流輸出負極端（807）用導電膠或焊錫（808）與陰極（803）管內(nèi)壁膠粘或焊接一起，整流橋（802）的直流輸出正極端（806）用鈦金屬線（810）引出陰極（803）管外與陽極（804）相連；用硅膠（809）將陰極（803）管內(nèi)的感應線圈（801）和整流橋(802)完全密封。...

【技術特征摘要】
1.一種基于電磁感應原理的填充式電催化氧化反應器，包括高頻電源（1）、支撐支架
（2）、空氣泵（3）、空氣進口（4）、循環(huán)水進口（5）、多孔支撐板（6）、循環(huán)水泵（7）、微型電解池
（8）、電磁螺線管（9）、循環(huán)水出口（10）、槽體（11），其特征在于固定在支撐支架（2）上的槽體
（11）底端開有空氣進口（4）和循環(huán)水進口（5），空氣進口連通空氣泵（3），循環(huán)水進口（5）連
接循環(huán)水泵（7）接通槽體（11）上部的循環(huán)水出口（10），槽體（11）內(nèi)下部安裝一多孔支撐板
（6），多孔支撐板（6）上方的槽體（11）內(nèi)緊密填充有若干微型電解池（8），槽體（11）外壁繞制
螺線管作為電磁螺線管（9），所述電磁螺線管（9）和高頻電源（1）連接；
所述微型電解池（8）的結構是:電極支架（805）通過膠粘劑粘接在陰極（803）管兩端并
固定住外圍的陽極（804）,陰極(803)、陽極（804）、電極支架（805）間形成的腔體通過陽極
（804）或電極支架（805）的槽孔與外界相通；感應線圈（801）的輸出端與整流橋（802）交流輸
入端相連接，...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：孟慶華，孫紀遠，武真，袁興程，李亮，李廣超，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32