[发明专利]一种用于废水处理的电芬顿反应装置及方法

权利要求书

1.一种电芬顿反应装置，其特征在于，包括反应槽(3)内平行设置的若干气体扩散室(5)，所述气体扩散室(5)上相对应的侧壁外部分别设有阴极(1)，并与每个所述阴极(1)等距的平行对应设有阳极(2)，形成相互平行穿插设置的阴极电极组和阳极电极组；若干所述阴极(1)、若干所述阳极(2)分别连接电源(4)；

所述气体扩散室(5)内部设有盘管结构，所述盘管结构一端连通进气口(6)，另一端连通出气口(7)；

所述反应槽(3)上设有若干进水口(9)和出水口(10)。

2.根据权利要求1所述电芬顿反应装置，其特征在于，阴极(1)与气体扩散室(5)之间用防水绝缘垫隔开并固定。

3.根据权利要求1所述电芬顿反应装置，其特征在于，所述进水口(9)和所述出水口(10)对应设置在每个所述阴极(1)、所述阳极(2)之间的反应槽(3)上；进水口(9)处还设有水泵。

4.根据权利要求1所述电芬顿反应装置，其特征在于，气体扩散室(5)侧壁为镂空板。

5.根据权利要求1所述电芬顿反应装置，其特征在于，所述盘管结构包括用隔板将气体扩散室(5)的内部隔断成多曲折的通道；所述盘管结构连通的进气口(6)处设有气泵。

6.一种权利要求1-5任一所述电芬顿反应装置处理废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、向反应槽中加入待处理的废水；

S2、将阳极接通电源正极，将阴极接通电源负极；

S3、在气体扩散室中通入含氧气体，通过氧还原反应原位生成H₂O₂，将H₂O₂在芬顿催化剂或催化活性位点的作用下生成活性氧自由基，对废水进行电芬顿降解反应。

7.根据权利要求6所述电芬顿反应装置处理废水的方法，其特征在于，所述阴极采用具有气体扩散供氧方式的电极，由气体扩散层和催化层构成；所述的气体扩散层包括导电材料包裹的金属网、碳纸、碳布及碳毡；所述催化层为两种催化活性位点的催化剂涂层或负载产双氧水的催化剂涂层；

所述阳极采用碳素电极、钛基锡锑氧化物涂层电极、钛基钌铱氧化物涂层电极、钛基二氧化铅电极或铂电极及掺硼金刚石电极；所述碳素电极包括石墨、碳纸、碳布及碳毡。

8.根据权利要求7所述电芬顿反应装置处理废水的方法，其特征在于，所述两种催化活性位点的催化剂包括杂原子掺杂碳催化剂、金属纳米颗粒负载的多孔碳催化剂、金属氧化物纳米颗粒负载的多孔碳催化剂、金属单原子负载的碳催化剂、金属团簇负载的碳催化剂；负载产双氧水的催化剂包括杂原子掺杂碳催化剂、分层多孔碳、碳纳米球、金属纳米颗粒负载的多孔碳催化剂、金属氧化物纳米颗粒负载的多孔碳催化剂、金属单原子负载的碳催化剂、金属团簇负载的碳催化剂。

9.根据权利要求7所述电芬顿反应装置处理废水的方法，其特征在于，所述催化层为负载产双氧水的催化剂涂层时，通过产双氧水的催化剂合成双氧水，通过芬顿催化剂与双氧水反应生成活性自由基；所述电芬顿降解反应为流化床芬顿反应或固定床芬顿反应；所述流化床芬顿反应过程中的芬顿催化剂以均相芬顿催化剂或粉体状非均相芬顿催化剂的形式投加在反应溶液中；所述粉体状非均相芬顿催化剂的回收方法包括自然沉降或用膜过滤；所述均相芬顿催化剂包括Fe²⁺、Fe³⁺；所述粉体状非均相芬顿催化剂包括FeOCl、Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeOOH；所述固定床芬顿反应中将尺寸为0.5～20mm的颗粒状非均相芬顿催化剂堆置于反应区内，并与电极之间设有绝缘网隔；所述颗粒状非均相芬顿催化剂包括FeOCl、Fe₃O₄、Fe₂O₃、FeOOH以及将粉体状非均相芬顿催化剂负载在颗粒载体上；所述颗粒载体包括氧化铝、二氧化钛、二氧化锆、二氧化硅及陶瓷颗粒。

10.根据权利要求6所述电芬顿反应装置处理废水的方法，其特征在于，所述电芬顿降解反应通过电源供电，供电模式包括恒压模式或者恒流模式，当设为恒压模式时，在阴极施加的电压为-0.1～-10V；当设为恒流模式时，施加的电流密度为0.1～200mA cm^-2。