[发明专利]膨化床电解装置及其用于水相有机物分解的处理工艺

说明书

(一)技术领域

本发明涉及一种膨化床电解装置及用于水相有机物分解的处理工艺。

(二)背景技术

工业有机废水处理一直是水污染控制领域的一个难题。电分解是除去工业废水中有害杂质的一种有效方法，目前在制药、化工、印染等行业领域得到广泛的研究和应用。三维电反应器因在传统二维电解槽电极间装填粒状电极材料，增加了电极的面体比，改善了水相传质效果，提高了电解效率，成为电分解技术的一个发展方向，更具工程实际价值。流化态概念的引入，解决了三维电反应器的电极阻塞和短路问题，流化床三维电极反应器值得推广。由于颗粒电极处于高度流化状态，电极表面活性物质会因摩擦不断脱落，而缩短寿命会；另外，目前普遍采用气流流化，尽管气流流化会因氧气的加入，一定程度上有助于污染物的分解，但也带来一个气流对水相污染物的吹脱效应，使得部分污染物未被分解前已吹脱进入空气环境，带来二次污染。因此，如何有效解决现有流化床运行过程存在的这些问题，将有助于完善流化床三维电极反应器这项技术。

(三)发明内容

本发明的目的是针对上述存在的问题，提出一种设备体积小、结构合理、稳定性好、运行费用低、可连续有效去除水相有机物的膨化床电解装置及用于水相有机物分解的处理工艺。

本发明采用的技术方案是：

一种膨化床电解装置，包括电解槽，设置于电解槽内的阴极、阳电和颗粒电极，能使电解槽内电解液循环的循环管路和循环水泵，以及直流电源，所述电解槽包括圆筒状的电解反应区、固接于电解反应区上部的漏斗状的固液分离区、连接于电解反应区下部的倒锥形水流分布区，所述的固液分离区设有出口，水流分布区底部设有入口，所述的出口与入口分别与所述的循环管路两端连接，所述的电解反应区与水流分布区由具有筛孔的隔板分隔，所述的颗粒电极布置于所述的隔板上，所述阴极为圆筒状不锈钢网、沿所述电解反应区的内壁环绕布置，所述阳极为棒状Ti/SnO₂+Sb₂O₄复合电极、设置在电解槽轴心位置；所述颗粒电极为γ-Al₂O₃/SnO₂+Sb₂O₄球形颗粒催化电极；所述直流电源为直流稳流电源，提供槽电压8～12V、电流密度10mA/cm²电场条件，可实现水相有机物有效分解。

所述Ti/SnO₂+Sb₂O₄复合电极由棒状Ti电极采用热分解涂布SnO₂和Sb₂O₄制得，复合电极中SnO₂含量为10^-6～10^-4mol/cm³，SnO₂含量为10^-6～10^-4mol/cm³。

所述γ-Al₂O₃/SnO₂+Sb₂O₄球形颗粒催化电极是以γ-Al₂O₃为载体，以SnO₂+Sb₂O₄(载体与活性组分物质的量之比为5～10∶1)为电极活性组分，采用浸渍法制备得到，颗粒直径3～4mm，涂层厚度≤3μm，膨化态密度为30kg/m³。颗粒电极膨化态介于固定态和流化态之间，目的是减少颗粒电极摩擦引起的表面活性物质脱落。

制备所述电解槽的材料为本领域常规用于制备电槽的材料，优选为聚丙烯。

所述电解槽内径与电解反应区高度之比为1∶3～6，优选为1∶4。

本发明还涉及利用所述膨化床电解装置分解水相中有机物的处理方法，所述方法包括：废水由进水泵经电解槽底部水流分布区进入电解反应区，开启循环水泵，于槽电压8～12V、电流密度10mA/cm²、水相温度常温、pH值3.0～10.0条件下电解40～80min，电解结束后关闭循环水泵，处理后的废水经固液分离后排出。