[发明专利]复合三维电场催化湿式氧化反应装置无效

专利信息
申请号: 200810033024.1 申请日: 2008-01-24
公开(公告)号: CN101219826A 公开(公告)日: 2008-07-16
发明(设计)人: 李光明;陈文召;张芳;胡惠康;王华 申请(专利权)人: 同济大学
主分类号: C02F1/461 分类号: C02F1/461
代理公司: 上海正旦专利代理有限公司 代理人: 张磊
地址: 20009*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 复合 三维 电场 催化 氧化 反应 装置
【说明书】:

技术领域

发明属于水和废水处理与净化技术领域,具体涉及一种复合三维电场催化湿式氧化反应装置。

背景技术

针对目前废水处理中常见的高浓度、难降解有毒有害有机废水,催化湿式氧化工艺和电催化氧化工艺已被证明是处理该类废水的最具代表性的高级氧化技术,并且都具有良好的效果和应用前景。尤其是催化湿式氧化工艺,然而其实际应用的关键技术在于进一步降低反应的温度和压力。通过分析发现,这两种处理技术存在一定的共同点。首先反应器方面,催化湿式氧化和电催化氧化都有固定床反应器这一操作形式,故可在固定床的催化湿式氧反应器中心位置设置一个电极为阳极,不锈钢反应管外壁即可作为阴极并在反应过程中受到保护。其次催化剂方面,类似颗粒活性碳、负载型氧化物等既可用作催化湿式氧化反应中的催化剂,又可以作为三维电场的床电极。这两个共同点的存在说明该协同作用在技术上是可行的。另外,这两种处理技术都存在着缺点和不足之处,如若将两种氧化技术联合起来,利用电场作用对催化湿式氧化工艺的协同增效,结果会相当令人鼓舞。到目前为止,有关两者单独应用的研究较多,未见有关协同工艺连续流处理废水的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合三维电场催化湿式氧化反应装置。

本发明提出的复合三维电场催化湿式氧化反应装置,由反应器1、柱塞计量泵4、预热器9、热电偶11、冷凝器13,气液分离器14、数模转换器23、PC机24组成,其中,

所述反应器1呈圆柱状结构,其内部同心放置有电解阳极2,反应器1的管壁15作为保护阴极,在反应器1内从上至下依次设置有玻璃珠层18、惰性沙砾层19、催化剂层20、惰性沙砾层19和玻璃珠层18;反应器1上方的两侧设有出水口21,反应器1底部设有气液混合进口16,反应器1的管壁15外设有铜套管10;

进水池3通过阀门22、柱塞计量泵4连接预热器9,氧气瓶5依次通过调压阀6、压力表7连接质量流量计8,质量流量计8连接预热器9,液体和气体在预热器9中混合、预热后经气液混合进口16进入反应器1;

反应器1的出水口21通过管道连接冷凝器13,冷凝器13通过阀门22连接气液分离器14;

铜套管10外设有加热部件,加热部件通过热电偶11一端连接反应器1外壁及内部所需加热部位,预热器9外设有加热部件,加热部件通过热电偶11一端连接预热器9的加热部位,热电偶11另一端连接数模转换器23,数模转换器23连接PC机24。

本发明中,气液分离器14上设有背压阀,背压阀与压力表7相连。

本发明中,电解阳极2连接直流稳压电源12的正极,反应器1的外壁连接直流稳压电源12的负极,巧妙地实现了在湿式氧化反应中叠加新的物理场。

本发明中,所述气液混合进口16、反应器1上方两侧的出水口21和冷凝器13的管道相连处分别连接压力表7。

本发明中,所述加热部件可以采用炉瓦17,通过炉瓦17经铜套管10对反应器1进行均匀加热,通过炉瓦17对预热器9进行均匀加热。

本发明中,所述热电偶11为3-6个。

本发明中,电解阳极2采用钛基电极。

本发明中,所述催化剂层的催化剂采用三维粒子电极催化剂,该催化剂即充当三维电场的床电极,又充当催化湿式氧化的催化剂。

所述的反应器集合了电催化氧化和催化湿式氧化的双重功能,所述的加热部件在控制系统的作用下温控精确度达±1℃;在反应器内部催化剂层的上、下方分别布置有分布层和过滤层;该反应装置的出水部分有冷凝器和气液分离器组成。

本发明中所述的反应器内部,催化剂床层的进水端设置了有无孔玻璃珠和惰性石英砂组成的均匀布水、气层,出水端设置了惰性石英砂和无孔玻璃珠组成的过滤层。

本发明提出的复合三维电场催化湿式氧化高难度难降解有机废水处理工艺,其原理在于:

(1)三维电催化氧化机理。在传统二维电解槽两电极间填充粒状材料,构成三维立体电极。填充的粒子在高梯度的电场作用下,感应而成为复极性粒子,每个粒子相当于一个微电解池,有效增大了电极的表面积,促进反应物的迁移,加快反应的速率,从而提高电流效率,并且降低了对阳极的苛刻要求,利用有催化活性的阳极电极反应,产生HO·一类的强氧化型基团,从而氧化降解有机物。

(2)催化湿式氧化机理。催化湿式氧化工艺通过在湿式氧化工艺中加入催化剂,降低了反应的活化能,从而缓和了反应的苛刻条件,产生大量的HO·将液相中的有机物氧化成无机物或小分子有机物。

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