常溫常壓催化氧化汙水處理反應池和組合裝置的製作方法

2023-09-17 10:55:00

專利名稱：常溫常壓催化氧化汙水處理反應池和組合裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種化學氧化法汙水處理裝置，特別是一種常溫常壓催化氧化汙水 處理反應池和組合裝置。
背景技術：
自1894年科學家Fenton發現二價鐵和雙氧水混合會產生羥基自由基'OH開始，羥 基自由基OH已經成為國內外水處理專家公認的唯一能對水中各種有機汙染物實現無選 擇氧化，而且可以完全氧化為0)2和貼的超強氧化劑，其根本是羥基自由基^H具有 極高的氧化電極電位，(2.80V)和很好的親電性，其電子親和能為569.3KJ，容易進攻 高電子云密度點，使廢水中難降解的高分子化合物的a -C位C-H位斷裂成為低分子化合 物，e或Y-C, C-C同時斷裂。類似染料高色度廢水中高分子的發色、助色共軛體系被 破壞後，色度的去除率高達83.6%(溼式氧化)。羥基自由基氧化反應是由一連串自由基 鏈式反應所構成，同時在電磁的幹擾下產生電子轉移不平衡而形成大量攻擊性極強的各 類有機自由基，過氧化物自由基，會同'OH進一步參加反應，發生氧化分解，直至有機 汙染物得到氧化降解，達到去汙、脫毒、殺菌、滅藻的目的。因此世界各國的水處理專 家都在研究調動和生成羥基自由基 OH為核心的氧化技術。
以Fenton為代表的化學氧化法，以溼式氧化(AWO)和超臨界水氧化(SOWO)為代 表的高溫高壓法，和近幾年成為研究熱點的光催化氧化，已成為全世界研究羥基自由 基，OH調動和生成技術的三大主流。然而儘管國內外專家用大量的人力，物力研究各種 均相或非均相催化劑來提高羥基氧化的實用性，但由於上述技術調動羥基的基本原理有 必然的局限，不能在反應條件等制約因素上獲得突破，如化學氧化法需要定量比例的 加入化學試劑，溼式氧化(AWO)和超臨界水氧化(SOWO)需要高溫高壓，其設備製造 對耐溫耐壓及高溫高壓條件下的耐腐蝕有苛刻的要求，光催化氧化必須要有獨特的光 源。而高濃度水的透肖率顯然會影響反應效果。
發明內容
本實用新型的目的在於針對己有技術存在的缺陷，提供一種常溫常壓催化氧化汙水 處理反應池和組合裝置，使用安全，實現對高濃度難降解除廢水進行處理，佔地少，造
價低，營運成本低和用途廣。
為達到上述目的，本發明採用下述技術方案
一種常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，包括帶進出水口的池體、插置於池體腔內 的正負電極和池體下部的進氣口，其特徵在於池體腔內填充複合催化劑；池體(3)內 設有布氣系統。
上述的稀貴金屬溶液為硝酸銀或硫酸錳等，根據廢水的性質配製。 上述的布氣系統是所述的池體內腔底部設有曝氣管接通所述的進氣口，在曝氣管
上方，位於池體的下部，設有過濾板，過濾板上均布安裝濾頭。
上述的池體兩側內壁有對應的電極插槽，使正負電極垂直平行相間插置於池體中。
或上下對稱設置。
一種常溫常壓催化氧化汙水處理組合裝置，包括上述的常溫常壓催化氧化汙水處理 反應池，其特徵在於有多個常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，以其前一反應池的出水 口連接後一反應池的進水口的方式進行串連構成；或者以前面多個反應池的出水口連接 後面多個反應池的進水口的方式進行並連構成；或者以所述串連和並連結合的混合式連 接構成。
工作原理如下
反應池中填充複合催化劑，複合催化劑是帶稀貴金屬的活性碳顆粒，活性碳是一種 接觸電阻大的導電性粒子電極，它不但增加了電極的面積，還縮短了反應物的電子轉移 過程。由於該活性碳是載有催化劑的反應體，當廢水進入反應池時，活性碳就對廢水中 的汙染有機物開始吸附，飽和，同時在電場和氣體的作用下，不斷地產生吸附一飽和一 脫附，實現催化氧化過程。
布氣系統工作時，將氣體均勻地分布到工作電極上，此時溶解的氧氣和陽極產生的 氧氣在陰極還原生成氧化性極強的HA和 0H羥基自由基。在產生羥基自由基 0H的 過程中在複合催化劑的作用下，帶稀貴金屬活性碳粒子電極磁場的不平衡產生了大量的 自由基鏈式反應，並產生大量破壞性極強的自由基。0、 H、 0—2H02—、 +03—等。
羥基自由基 0H與廢水中各類有機物的反應基本上可歸結為三大類1、羥基取代 反應。2、脫氫反應。3、電子轉移反應。
在上述各類反應中有機物最終生成不穩定的烷羥自由基R 與水中的溶解氧反應，
生成過氧烷基羥R00 ，從而導致自由其鏈氧化反應直至有機物被徹底氧化分解為C02和 H"為止。
在以上諸多的條件下，經試驗和測試證明在酸性條件下，鹼性條件下和臭氧基共存
條件下分別發生以下羥基生成反應
酸性條件下(Mred-還原態M0X-氧化態)
Mrred+H202+H—M0X+ 0H+H0— 鹼性條件下Mred+H202+H—M0X+ 0H+0H 臭氧共存條件下
H202+H202—H30+H02—
03+H02—— 0H+(V+02 '
03+ 02— 03—+02
03—+H20— 0H+ 0H>02 科學測定羥基自由基OH的濃度達到0. 3mg/L以上才對有機汙染物的去除有顯著效果。
本發明與現有技術相比較，具有如下顯而易見的突出實質性特點和顯著優點:本發 明在電解氧化汙水處理反應池中填充複合催化劑，電解所用的電極材料合理的配對組 合，並採用了有效的布氣系統，從而在常溫常壓下實現催化氧化汙水處理，本發明採用 對反應池進行串聯，或並聯，或混合連接成組合裝置適合各種情況下的汙水處理。本發 明可達到對高濃度難降解廢水的處理，使用安全，佔地少，造價低，營運成本低，而用 途廣。


圖1是本發明一個實施例的常溫常壓催化氧化汙水處理反應池的結構示意圖。 圖2是圖1中A-A處剖面圖。
圖3圖4和圖5分別是本發明的三個串聯式，並聯式和混合式常溫常壓催化氧化汙 水處理組合裝置的結構示意圖。
具體實施方式

本發明的一個優選實施例說明如下
參見圖1，.本常溫常壓催化氧化汙水處理反應池包含進出水口 2、 6池體3、插置於 池體3腔內的正負電極4、 5和池體3下部的進氣口 1,正負電極4、 5的材料配對組合
為石墨一鐵組合，或不鏽鋼一鐵組合，或鐵一鋁組合，或有鈦基材鍍稀有元素一不鏽
鋼組合。池體3腔內填充複合催化劑7。池體3內設有布氣系統。上述的複合催化劑7 是由活性碳浸漬稀貴金屬溶液後再以高溫焙燒而成的帶稀貴金屬的活性碳，所述的稀貴 金屬溶液為硝酸銀或硫酸錳等。上述的布氣系統是池體3內腔底部設有曝氣管10接 通進氣口2，在曝氣管10上方，位於池體3的下部，設有過濾板8，過濾板8上均布安 裝產生小氣泡的濾頭9。參見圖2，池體3兩側內壁有對應的電極插槽11，使正負電極 4、 5垂直平行相間插置於池體3中或上下對稱設置。
本發明的第二個實施例是參見圖3，本串聯式常溫常壓催化氧化汙水處理組合裝 置，採用多個上述實施例的常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，以其前一反應池的出水 口 6連接後一反應池的進水口 2的方式進行串連構成。
本發明的第三個實施例是參見圖4，本並聯式常溫常壓催化氧化汙水處理組合裝 置。採用多個前述實施例的常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，以前多個反應池的出水 口連接後面多個反應池的進水口 2構成。
本發明的第四個實施例是參見圖5，本混合式常溫常壓催化氧化汙水處理組合裝 置是採用多個前述的常溫常壓汙水處理反應池，以第二和第三實施例的串連和並連相結 合的混合式連接構成。
權利要求1、一種常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，包括帶進出水口(2、6)的池體(3)，插置於池體(3)腔內的正負電極(4、5)和池體(3)下部的進氣口(1)，其特徵在於1)池體(3)腔內填充複合催化劑(7)；2)池體(3)內設有布氣系統。
2、 根據權利要求2所述的常溫常壓催化氧化汙水反應池，其特徵在於所述 的稀貴金屬溶液為硝酸銀或硫酸錳等。
3、 根據權利要求1所述的常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，其特徵在於 所述的布氣系統是所述的池體(3)內腔底部設有曝氣管(10)接通所述的進 氣口 (2)，在曝氣管(10)上方，位於池體(3)的下部，設有過濾板(8)，過 濾板(8)上均布安裝濾頭(9)。
4、 根據權利要求1所述的常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，其特徵在於 所述的池體(3)兩側內壁有對應的電極插槽(11)，使正負電極(4、 5)垂直平 行相間插置於池體或上下對稱設置(3)中。
5、 一種常溫常壓催化氧化汙水處理組合裝置，包括根據權利要求1所述的 常溫常壓催化氧化汙水處理反應池，其特徵在於有多個常溫常壓催化氧化汙水處 理反應池，以其前一反應池的出水口 (6.)連接後一反應池的進水口 (2)的方式 進行串連構成；或者以前面多個反應池的出水口 (6)連接後面多個反應池的進 水口 (2)的方式進行並連構成；或者以所述串連和並連結合的混合式連接構成。
專利摘要本實用新型涉及一種常溫常壓催化氧化汙水處理反應池和組合裝置。本反應池包括池體、池體腔內的正負電極，進出水口和進氣口，池腔內填充複合催化劑，池體內設有布氣系統。本汙水處理組合裝置是採用上述的反應池進行串聯或並聯，或混合式連接構成。本實用新型能在常溫常壓下實現催化氧化汙水處理，達到對高濃度難降解廢水的處理，使用安全，佔地少，造價低，運行成本低，用途廣。
文檔編號C02F101/30GK201190116SQ20072006966
公開日2009年2月4日 申請日期2007年5月8日 優先權日2007年5月8日
發明者江國平 申請人:江國平