[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

说明书

本发明公开了一种环状碳纤维电极电催化‑臭氧耦合装置及废水处理方法。所述装置包括反应容器，反应容器顶部设有密封盖，反应容器底部与臭氧发生器连通，所述反应容器内设有进水管，进水管的外侧设有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。废水从进水口进入反应容器的同时开启臭氧发生器；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。本发明利用碳纤维材料的导电性和耐腐蚀特性，结合电化学和臭氧氧化技术，同时提高了臭氧和氧气的利用率，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明提供了一种环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置及废水处理方法，属于工业废水处理技术领域。

背景技术

高级氧化技术凭借其独特的优势已经应用在冶炼、医药、纺织、化工等多个领域，相较于传统的污水处理工艺，高级氧化技术具有反应速率快、脱色效果好、适用范围广、无二次污染等优点。臭氧法和电催化法联用处理废水，是一种有效的水处理技术。联用这两种方法可以有效去除有机物、氮、磷、重金属等污染物，达到净化废水的目的。碳纤维电极具有体积小、重量轻、表面粗糙度大、电导率高等优点，可以提高电极的迁移率和抑制电极的污染率。因此，碳纤维电极可以提高臭氧法和电催化法联用处理废水的效率。首先，碳纤维电极具有良好的耐腐蚀性，在较高pH值条件下中也能保持良好的性能，使得臭氧法更加可行。碳纤维电极可以有效地抑制电极的污染，并且由于其表面粗糙度大、迁移率高的特点，可以改善废水处理的效率。此外，碳纤维电极的寿命也比其他电极材料要长，可以更长的时间内保持良好的性能。因此，碳纤维电极应用于臭氧法和电催化法联用处理废水中，具有显著的优势，可以大大提高废水处理的效率。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置。

为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：

一种环状碳纤维电极电催化-臭氧耦合装置，其包括反应容器，反应容器顶部设有密封盖，反应容器底部与臭氧发生器连通，所述反应容器内设有进水管，进水管的进水口从密封盖的上方露出，进水管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的正、负极连接；所述反应容器的下部设有端口一，用于连通减压阀或反冲洗出水，所述反应容器的上部设有端口二，用于排水或反冲洗进水。

优选地，所述臭氧发生器与反应容器底部的微孔曝气头连通；所述臭氧发生器的出口端设有气体转子流量计，用于控制并监控进入所述反应容器内混合气体的流速。

优选地，所述端口一位于反应容器一侧侧壁的最上方，端口二位于反应容器相对另一侧侧壁的最下方；所述进水口高于密封盖3-8cm。

优选地，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；所述反应容器内，进水管与最靠近进水管的碳纤维阳极板之间为Ⅰ区，最靠近反应容器侧壁的碳纤维C-PTFE阴极板与反应容器侧壁之间为Ⅲ区；Ⅰ区与Ⅲ区之间为Ⅱ区；所述微孔曝气头位于Ⅰ区；所述Ⅱ区的顶部与Ⅰ区的底部连通形成气体回流。

优选地，所述进水管、微孔曝气头位于反应容器的中心轴上，碳纤维阳极板、碳纤维C-PTFE阴极板的中心与反应容器的中心轴重合。

优选地，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内，电极间距为2-15cm；所述反应容器内设有1-8对碳纤维阳极板和碳纤维C-PTFE阴极板。

更优选地，所述反应容器、进水管、密封盖、电极固定架的材质为聚四氟乙烯或高密度聚乙烯；所述微孔曝气头的材质为纯钛、不锈钢或陶瓷。