[发明专利]原位同时产生O3

说明书

本发明公开一种原位同时产生Osubgt;3/subgt;和Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;的高级氧化反应器及方法，涉及电化学水处理技术领域，包括反应池、原位Osubgt;3/subgt;生成模组、原位Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;生成模组、第一气室、第二气室；反应池配有反应池上盖和排水阀门；第一气室、第二气室均设置在反应池的外壁，第一气室的进气口与氧气气源连接，第一气室的出气口与第二气室的入气口通过气体管道连接；原位Osubgt;3/subgt;生成模组安装于反应池内壁，原位Osubgt;3/subgt;生成模组的阳极一侧内置于反应池，阴极一侧内置于第一气室；原位Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;生成模组安装于反应池内壁上，其阳极和阴极催化层侧内置于反应池，阴极气体扩散层侧内置于第二气室。本发明处理废水时成本低、控制方便、更安全，且处理效果好，无污染，适用范围广。

技术领域

本发明涉及电化学水处理技术领域，更具体的说是涉及一种原位同时产生O₃和H₂O₂的高级氧化反应器及方法。

背景技术

随着工农业的飞速发展，水环境污染问题日益突出，尤其是有机废水污染。其中化工废水中可能含有苯酚和氯苯；制药厂排放的废水中可能含有各类抗生素；焦化厂废水中可能含有多种多环芳烃；农田废水中可能含有高浓度的农药或者除草剂；食品加工厂排放的废水中可能含有高BOD浓度的有机污染物；城市污水中含有包括油、部分溶解的有机物、表面活性剂等不同类型的有机污染物。这些有机污染废水对生态环境造成破坏的同时，也在影响着人类的生命健康。

高级氧化技术是处理有机污染废水的一种常用方法，具体包括光化学氧化法、催化湿式氧化法、超声氧化法、芬顿氧化法等。光化学氧化法效率受催化剂性质、紫外线波长和反应器的限制，且光催化需要解决透光度的问题，因为某些有机废水(如印染废水)中的一些悬浮物和较深的色度都不利于光线的透过，会影响光催化效果，同时目前使用的催化剂多为纳米颗粒，回收困难。超声氧化法由于能耗大、处理成本相对较高且降解不彻底等缺点限制了其应用，因此，使用超声波处理废水往往不是单独进行，而是与其他技术相结合，该技术主要起辅助作用。芬顿氧化法要求在酸性条件下进行，pH适用范围较小，H₂O₂所需试剂量偏大，反应体系中需不断补充Fe²⁺，同时部分初始物质不能完全矿化，转化为某些中间产物，这些中间产物可能会抑制·OH的生成，并且与Fe³⁺形成络合物造成二次污染。

O₃与H₂O₂联用，会加快O₃的分解，促进羟基自由基(·OH)的产生，产生的·OH氧化电位为2.8V，几乎可以与废水中的所有有机物分子反应。同时，这种高级氧化技术不会带来副产物，且矿化效率高、氧化反应速度快、无二次污染，最终产生H₂O和CO₂。O₃与H₂O₂连用还可以抑制O₃氧化时可能产生溴酸盐。但是，现有技术大多用以下两种方法，一是投加H₂O₂化学试剂、通入O₃气体；二是原位电产生H₂O₂，通入O₃与O₂的混合气体或者加入O₃发生器。方法一如果在局部投加过多地H₂O₂，生成地·OH会与之发生反应，致使部分·OH没有与有机污染物发生反应就被消耗。方法二不仅增加了能耗，同时多余的O₃溢出会造成大气污染。

因此，如何克服现有技术中需要额外添加O₃、处理效率低等技术问题，是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容