[发明专利]塑性片内嵌粒子复合电极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种塑性片内嵌粒子复合电极及其制备方法，用于悬浮于三维电极的反应器内，塑性片内嵌粒子复合电极包括：起安装支撑作用的塑性片，塑性片由塑性材料制备形成，且为具有空间曲面的空间曲面片。塑性片的表面内嵌有分散布设且呈颗粒状的粒子，粒子用于与反应器内的废水接触后传质，且粒子与塑性片连接形成复合粒子电极。本发明的塑性片内嵌粒子复合电极中，塑性片由塑性材料制备形成，电阻高，塑性片对粒子的支撑作用，有助于防止内嵌颗粒状的粒子因受压摩擦而粉碎，粒子稳定内嵌于塑性片内；粒子之间相互分散、彼此绝缘，故而每一颗粒子均能充分发挥微电池的效能，极大减少短路电流、提高电流效率，提高传质及废水处理效果。

技术领域

本发明涉及污水处理领域，特别地，涉及一种塑性片内嵌粒子复合电极。此外，本发明还涉及一种用于制备塑性片内嵌粒子复合电极的复合粒子电极制备方法。

背景技术

难降解有机废水是当前工业废水处理的热点和难点，电催化技术不产生污泥，无二次污染，反应条件温和，运行操作简单，反应过程易控制，极具应用前景，但因催化效率低、传质效率低、运行能耗高等问题限制了应用。三维电催化技术在传统二维电催化反应器内填充粒子电极，粒子电极在通电情况下被极化而带电，形成无数的微电池参与电化学反应，污染物在其表面被降解。由于增大了电极比表面积，大大缩小了阴阳极间距，相比传统的二维电极，提高了电能效率和传质效率，进而提高污染物的降解速率并降低能耗。

粒子电极的形式及其充填方式的优劣很大程度上决定了三维电催化系统的处理效果及能耗。传统的三维电催化技术将粒子电极填充在阴阳极板之间，粒子电极与极板直接接触形成短路电流，造成了电能的浪费。

现有技术201510967304.X采用带孔隙的绝缘筐内填充粒子电极，避免了粒子电极直接接触极板从而减少短路电流，绝缘框内粒子电极自然堆积，彼此接触形成串联，在一定程度上影响粒子电极效能发挥，此外也减少了反应器有效容积。

现有技术201310182361.8采用表面开长方形孔的多孔瓷环粒子与活性炭颗粒按一定质量比例混合组成复合粒子电极。该粒子电极瓷环表面开长方形孔，孔尺寸大于活性炭粒子粒径，通过搅拌自然混合的方式来负载活性炭粒子，通过搅拌自然混合的方式存在“混合均匀性、孔内活性炭粒子数量、粒子嵌入的牢固性等均很难控制”的技术问题，无法实现活性炭粒子彼此分散，且活性炭粒子嵌固不牢易脱落，最终导致复合粒子电极分离，影响反应效果。

发明内容

本发明提供了一种塑性片内嵌粒子复合电极及其制备方法，以解决现有的粒子电极存在的易与极板接触产生短路电流、复合粒子电极易分离、不能均匀间隔填充整个反应器空间的技术问题。

本发明采用的技术方案如下：

一种塑性片内嵌粒子复合电极，用于悬浮于三维电极的反应器内，塑性片内嵌粒子复合电极包括：起安装支撑作用的塑性片，塑性片由塑性材料制备形成，且为具有空间曲面的空间曲面片；塑性片的表面内嵌有分散布设且呈颗粒状的粒子，粒子用于与反应器内的废水接触后传质，且粒子与塑性片连接形成复合粒子电极。

进一步地，粒子的部分结构内嵌于塑性片内，以与塑性片固定连接；粒子的其余部分结构外露，以与反应器内的废水接触传质。

进一步地，空间曲面片的形状不限于抛物柱面、双曲抛物面、波浪形面。

进一步地，空间曲面片展平后呈圆形、椭圆形、多边形中的一种。

进一步地，粒子的粒径为0.5～1.2mm；塑性片的厚度为0.3～2.2mm。

进一步地，塑性片的外径为10～50mm。

进一步地，塑性片在反应器内的堆积密度为150～200kg/m³；复合粒子电极的比重为0.91～0.99g/cm³。