[发明专利]一种含硫有机废气高效电化学净化的三维电极反应器

说明书

本发明公开了一种含硫有机废气高效电化学净化的三维电极反应器，属于含硫有机废气的电化学净化领域。所述三维电极反应器以铁碳颗粒作为三维粒子电极，外接电源的阴极和阳极采用套筒式圆柱电极设计，阴极在外，阳极在内。工艺空气从反应器底部中心处进入，鼓起反应器底部的铁碳粒子电极，并由柱状阳极内部输送至反应器顶部，然后落入阳极与阴极之间的反应空间；含硫有机废气由布置在反应器底部阳极和阳极之间的气体分布管导入，与反应器顶部落下的铁碳粒子电极形成逆流接触，发生含硫污染物的吸收、吸附、电化学氧化降解等物理化学过程，实现含硫有机废气的深度净化；最后落入反应器底部的铁碳粒子在重力的作用下汇集于工艺空气入口的反应器底部，实现三维铁碳粒子电极的往复循环。所述三维电极反应器，不仅有效克服了三维粒子电极因自身重力而造成的沉降和团聚问题，而且实现了污染气体和粒子电极的逆向接触，促进了污染气体的传质、扩散和电化学反应速率，强化了含硫污染气体的降解速率和深度降解程度，实现了含硫污染物的电化学快速深度降解。

技术领域

本发明属于含硫有机废气的净化领域，具体涉及一种含硫有机废气高效电化学净化的三维电极反应器。

背景技术

挥发性含硫有机化合物(VOSCs)是环境中主要的恶臭污染物，具有低的人体

嗅阈值，即使存在环境大气中存在痕量水平浓度的含硫化合物，也可引发不适气味。典型的VOSCs有：甲硫醇，乙硫醇，二甲基二硫醚，甲硫醚，乙硫醚，二硫化碳，羰基硫等。VOSCs中的还原性硫在大气中被氧化成硫酸根或亚硫酸跟，从而参与酸雨的形成。另外，这些被氧化的硫酸根也参与了大气中硫酸盐气溶胶的形成，并进一步加剧氯原子的生成和臭氧层的破坏。VOSCs 除了作为环境中的主要恶臭污染物，可使周围人群感觉不适并降低工作效率之外，许多VOSCs都具有人体毒性，即使在低浓度水平也可损害人体呼吸系统和神经系统，产生头晕和呕吐等不良症状，长期暴露于高浓度水平VOSCs环境下可使人产生意识模糊甚至死亡。因此研发含硫气体净化技术与工艺对于环境保护和人体健康具有重大意义。

三维电极系统具有比表面积大、电流强度大和传质速率高等特点，这些特点使其单位时空产率和电流效率比传统的二维电化学系统有较大的提高。因此，近年来关于三维电极系统的研究日益增多。在三维电极系统的研究中，如何减少短路电流的产生是一个重要的研究方向，一些专利也做出了一些有益探索。CN105692801A利用绝缘材料对导电颗粒核体进行浸渍涂膜，可以获得与导电颗粒尺寸相近的绝缘颗粒，将导电颗粒和绝缘颗粒按1：1的比例混合，有利于防止在实际使用中绝缘颗粒和导电颗粒密度不同而导致分层，从而造成短路电流的增大；CN10182702A采用绝缘处理过的活性炭颗粒作为绝缘颗粒，未绝缘处理的活性炭颗粒作为粒子电极，将活性炭颗粒与绝缘处理的活性炭颗粒按一定比例混合，有效避免了粒子电极和绝缘颗粒分层，减少了短路电流的产生。

除了通过添加绝缘颗粒来减少短路电流外，还可以通过曝气和搅拌的方式来改变粒子电极的流动状态。CN1850644A、CN113603192A、CN108483581A和CN114195228A等专利都采用了曝气的方式来减少短路电流的产生，粒子电极在流化状态下不断清洗，延长了粒子电极使用寿命，解决了固定床反应器中颗粒电极短路电流严重、易堵塞的问题。曝气气体一般都选择空气，一是空气获取较易，二是空气中的氧气在电化学的作用下可以产生羟基自由基参与污染物的降解。