[发明专利]用于高浓度有机废水处理的非均相电-Fenton装置

摘要

本发明公开了属于难降解有机废水电化学处理技术领域的用于高浓度有机废水处理的非均相电-Fenton装置。该装置由电解槽、电极插槽、多金属复合阳极、三维多孔阴极板、颗粒活性炭、挡板、布气板、进气管、电线、稳压稳流电源、搅拌轴、搅拌叶片和搅拌电机组成。在电解槽的侧壁中下部开设进气管的插孔；在电解槽的底部安装布气板，在布气板的上方安装挡板；在电解槽上共安装有4个电极插槽，用于插入三维多孔阴极板和多金属复合阳极，将颗粒活性炭均匀投入阴极板和阳极板之间的空隙中。搅拌叶片分布在搅拌轴的下端，搅拌轴和搅拌电机相连。本发明制得的非均相电-Fenton装置对高浓度有机废水处理效率高、成本低、操作简单。

主权项

用于高浓度有机废水处理的非均相电‑Fenton装置，其特征在于，该装置由电解槽、电极插槽、多金属复合阳极、三维多孔阴极板、颗粒活性炭、挡板、布气板、进气管、电线、稳压稳流电源、搅拌轴、搅拌叶片和搅拌电机组成；在电解槽的侧壁中下部开设进气管的插孔；在电解槽的底部安装布气板，在布气板上均匀开设孔径为1mm的布气孔，布气板位于进气管的上方；在布气板的上方安装挡板，在挡板上均匀开设孔径为2mm的小孔；在电解槽上共安装有4个电极插槽，每两个插槽为一对，分别位于电解槽的正面和对面壁上，插槽上均匀分布宽度为2mm的卡位，用于插入三维多孔阴极板和多金属复合阳极，卡位的间距为10mm；用电线将三维多孔阴极板和多金属复合阳极与稳压稳流电源相连；最后将颗粒活性炭均匀投入三维多孔阴极板和多金属复合阳极之间的空隙中；搅拌叶片分布在搅拌轴的下端，搅拌轴和搅拌电机相连；其中，三维多孔阴极板由如下方法制备：(1)取7.5g活性炭粉加入500mL烧杯中，加入100mL去离子水并煮沸2h，除去上层杂质并真空抽滤，将抽滤后的活性炭粉放入90℃烘箱中干燥12h，得到物质A；(2)将物质A放入500mL烧杯中，向烧杯中加入100mL浓度为0.55mol/L的HNO₃，搅拌6h后放入90℃烘箱中干燥24h，得到物质B；(3)将长度为60mm、宽度为40mm、厚度为2mm镍网放入1000mL烧杯中，加入700mL去离子水并煮沸1h，取出镍网用250mL去离子水清洗，将清洗后的镍网放入500mL烧杯中，加入100mL浓度为0.1mol/L的盐酸溶液浸泡0.5h，然后取出镍网用250mL去离子水冲洗，晾干后得到物质C；(4)将5.5g物质B放入500mL烧杯中，然后加入10mL浓度为4.5mol/L的KNO₃水溶液、9.0mL质量百分比浓度为28％的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇，在100r/min条件下搅拌10min，然后加入8.5mL质量百分比浓度为75％的聚四氟乙烯乳液，在100r/min条件下搅拌10min，得到溶液A，将溶液A放入90℃恒温水浴锅中，至溶液呈膏状，得到膏状物A；(5)将膏状物A涂抹在物质C的一侧得到物质D，将物质D放于压片机上，在压力为2t条件下保压1min，得到物质E；(6)将3.00g十六烷基三甲基溴化铵、17.00mL正辛烷、5.00mL正丁醇依次加入250mL锥形瓶中，再加入2.00g偏钒酸铵和100mL去离子水，置于70℃水浴中在5000r/min条件下搅拌15min，得到微乳液B；(7)将3.00g十六烷基三甲基溴化铵、17.00mL正辛烷、5.00mL正丁醇依次加入250mL锥形瓶中，再加入100mL摩尔浓度为0.80mol/L的稀硫酸，在1000r/min条件下搅拌15min，得到微乳液C；(8)将微乳液B与微乳液C混合，然后在1000r/min条件下搅拌10min，静置10h，再在6000r/min条件下离心20min，去除上清液，用15mL质量分数为95％的乙醇洗涤，重复洗涤5次，得到固体产物M；(9)将固体产物M在100℃条件下干燥24h，再置于马弗炉中在500℃条件下焙烧2h，得到颗粒N；(10)将20mg颗粒N加入250mL锥形瓶中，再加入1.16g聚乙烯吡咯烷酮和100mL去离子水，超声震荡10min，加入1.00mL质量浓度为0.02g/mL的HAuCl₄溶液，继续超声震荡5min；(11)向步骤(10)处理后的锥形瓶中加入2.00mL重量百分比为1％的柠檬酸钠溶液，在40℃条件下震荡反应30min，在6000r/min条件下离心15min，去除上清液，然后用15mL去离子水洗涤，重复洗涤两遍，在20℃条件下干燥24h后获得固体产物P；(12)将5.00固体产物P、2.00g十二烷基苯磺酸钠、50mL去离子水加入150mL锥形瓶中，在1000r/min条件下搅拌10min，得到溶液D；(13)将1.2g物质B放入500mL烧杯中，然后加入5.5mL浓度为4.5mol/L的KNO₃水溶液、4.5mL质量百分比浓度为28％的十二烷基酚聚氧乙烯醚水溶液、45mL乙醚、35mL甲醇、5mL溶液D，在100r/min条件下搅拌10min，然后加入2.5mL质量百分比浓度为75％的聚四氟乙烯乳液，在100r/min条件下搅拌10min，得到溶液E，将溶液E放入80℃恒温水浴锅中，至溶液呈膏状，得到膏状物B；(14)将膏状物B涂抹在物质E的另一侧得到物质F，将物质F放于压片机上，在压力为2t条件下保压1min，得到物质G；(15)将物质G放入300℃马弗炉中煅烧1h，然后放在热压机中，在温度为350℃，压力为10t的条件下保压1min，冷却后即可得到三维多孔膜电极。