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三维电催化氧化设备

  • 发布日期:2021-01-25      浏览次数:94
    • 高级氧化电化学体系中以电能作触发能,以无机物作引发剂,利用空气中O2,通过下述的化学反应机制生成初生态的H2O2,再进一步分解生成羟基自由基(·OH),开发成功“三维三相电催化氧化”系列模块,用于高浓度高盐有机废水及高氨氮废水的预处理,对惰性有机物处理具有极高的处理效率。其专有触发催化填料和诱发剂在电场的激活作用下,利用自身晶格特点,电子云发生歧化,生成导带、空穴,形成一个空间分布的电子云体系,在歧化电子云的作用下,发生水分子、有机物、氧分子的电子转移,即氧化还原反应。空间分布的作用形式,加大了传质面积,从而使反应在整个液相固相气相接触面上发生反应,而不是仅仅停留在传统预处理的电极板之上,从而使平面的反应向空间体系内的反应发展,从而大大提高了反应速率。

      由于废水中,有机物分子含量一般不占主要优势,故主要电极反应为水与电极的氧化还原反应,主要反应为羟基自由基的链式生成反应。

      该反应主要过程如下:

      首先,电催化氧化填料和诱发剂在外接交变DC电源作用下,自身晶格电子云发生歧化,生成导带、空带:

      水分子在自然条件下存在电离平衡:

      氢氧根接触催化填料之后,空带具有极强的夺电子能力,夺取氢氧根电子,形成羟基自由基:

      生成的羟基自由基的氧化还原电位为2.8V,仅次于自然界中氧化还原电位的氟的3.06V,因此羟基自由基的氧化能力极强,它可以氧化几乎所有的有机物,直至完全矿化且无毒。羟基自由基迅速与废水中的有机物反应,同时在诱发剂的作用下,诱导利用有机物自身能量参与反应形成连续触发生成羟基自由基的链式反应,因此所需外加能量和反应时间极短。

      触发催化填料对有机物具高强的吸附能力,可对有机物进行富集,易于自由基对有机物的捕集,防止有机物随水流外溢,通过微曝气,利用空气中的氧参与自由基的形成反应,保证滤料的活化,防止污堵及有死角.

      主要发生如下反应:

      反应原理:

      1)H2O2的生成:

         O2+e® •O2-                  (1)

      •O2+H® HO2•               (2)  或•O2+ HO2® O2+ HO2  (4)

      2 HO2® H2O2 +O2        (3)  HO2+H® H2O2(5)

        2)•OH的生成:

      H2O2+e® OH+•OH  (6)   

      以上过程的综合作用,降解水中的有机物、氨氮及总氮。

      有机物组份首先通过羟基自由基,或者电极上的电子空穴,被氧化为二氧化碳和水。

      该技术的优点:

      “三维三相电催化氧化”工艺,在处理废水过程中反应条件温和,无需高温高压,无需投加其他药剂,无需调整废水的pH值,只需外加电场和诱发剂触发其填料活性,即可完成处理反应。运行费用低,吨水成本根据水质浓度的不同电费约在2-10元之间。

      主要优点:

         运行费用低:系统不需加任何化学学剂,只消耗较少量的电能.

         催发填料使用寿命长:在1450℃高温烧结固化的多种茂金属催化剂,耐酸碱及耐有机类性能优越,可长期使用并可通过简单处理再生。

         运行管理方便:可全自动运行,只需控制适度的进气量,开关电源即可保证系统的运行.

         适用于高含盐水:对高盐份的水,水中的盐份还可通过离子膜可分解成酸及碱,回收利用.

      出水水质优良:有机物去除能力达60-90%,对高分子开环率几乎达99%,对高色度的废水脱色效率极高.

      适应性强:能量需要形式为被动一级反应,只需对电压电流进行简单调节便可对处理能力进行调整,耐受水质和水量变化幅度极大。

      除油能力高:对油及油脂去除高达70-95%

      停留时间短:反应全衰期一般在30min时间内。

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