[发明专利]环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置及废水处理方法

权利要求书

1.一种环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，包括反应容器(2)，反应容器(2)顶部设有密封盖(10)，反应容器(2)底部与臭氧发生器(1)连通，所述反应容器(2)内设有进水管(8)，进水管(8)的进水口(7)从密封盖(10)的上方露出，进水管(8)的外侧设有至少一对碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板，所述碳纤维阳极板、碳纤维C-PTFE阴极板为首尾相接的环状电极；碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板分别与直流电源(12)的正、负极连接；所述反应容器(2)的下部设有端口一(11)，用于连通减压阀或反冲洗出水，所述反应容器(2)的上部设有端口二(4)，用于排水或反冲洗进水。

2.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，所述臭氧发生器(1)与反应容器(2)底部的微孔曝气头(9)连通；所述臭氧发生器(1)的出口端设有气体转子流量计(5)，用于控制并监控进入所述反应容器内混合气体的流速。

3.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，所述端口一(11)位于反应容器(2)一侧侧壁的最上方，端口二(4)位于反应容器(2)相对另一侧侧壁的最下方；所述进水口(7)高于密封盖(10)3-8cm。

4.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，每对所述碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板中的碳纤维阳极板位于碳纤维C-PTFE阴极板内侧；所述反应容器(2)内设有一对以上碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板时，碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板间隔布置；所述反应容器(2)内，进水管(8)与最靠近进水管(8)的碳纤维阳极板之间为Ⅰ区，最靠近反应容器(2)侧壁的碳纤维C-PTFE阴极板与反应容器(2)侧壁之间为Ⅲ区；Ⅰ区与Ⅲ区之间为Ⅱ区；所述微孔曝气头(9)位于Ⅰ区；所述Ⅱ区的顶部与Ⅰ区的底部连通形成气体回流。

5.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，所述进水管(8)、微孔曝气头(9)位于反应容器(2)的中心轴上，碳纤维阳极板、碳纤维C-PTFE阴极板的中心与反应容器(2)的中心轴重合。

6.如权利要求1所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，所述碳纤维阳极板、碳纤维C-PTFE阴极板通过电极固定架垂直固定于反应容器(2)内，电极间距为2-15cm；所述反应容器(2)内设有1-8对碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板。

7.如权利要求6所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其特征在于，所述反应容器(2)、进水管(8)、密封盖(10)、电极固定架的材质为聚四氟乙烯或高密度聚乙烯；所述微孔曝气头(9)的材质为纯钛、不锈钢或陶瓷。

8.一种废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-10任一项所述的环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，包括以下步骤：

步骤1)：废水从进水口进入反应容器的同时开启臭氧发生器；

步骤2)：在反应容器中投加电解质；开启直流电源，电流通过碳纤维C-PTFE阴极板、碳纤维阳极板，与反应容器内的废水组成回路，耦合臭氧对废水进行处理；

步骤3)：未充分利用的多余气体通过顶部出气口回流至装置底部进气口，使残留的臭氧和氧气被充分利用；

步骤4)：废水处理完成后，由装置侧边出水口排出，在3～5次处理周期后，对装置内部进行反冲洗，以恢复装置的污水处理效果。

9.如权利要求11所述的废水处理方法，其特征在于，所述步骤1)中废水的进水量控制在容器体积的3/4-4/5，通过与端口一连接的减压阀控制反应容器内的压力为0.1-1.6MPa；所述臭氧发生器产生的混合气体中臭氧的浓度为10-50mg/L，混合气体的流苏为0.1-2L/min。

10.如权利要求11所述的废水处理方法，其特征在于，所述步骤2)中的电解质为硫酸钠，电解质的浓度为0.01-0.1mol/L；所述直流电源通电后的电流为100-800mA，通电时间为10-180min。