推荐一种磁性催化

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一种磁性催化-电芬顿反应装置的制造方法

[0001]本实用新型涉及一种磁性催化-电芬顿反应装置,属于工业废水处理技术领域。

[0002]高浓度难降解工业废水的处理,是目前国内外污水处理界公认的难题。此类废水具有成分复杂、色度高、毒性大、可生化性差等特点,对人们的健康和生态环境具有极大的危害。对于此类废水的处理,一般是采用生化法处理,但是由于微生物自身活性或环境限制,往往不能适应处理具有生物毒性的废水。传统高级氧化技术利用羟基自由基的强氧化还原电位(2.8V)和极强的氧化能力,处理高浓度难降解工业废水。比如传统芬顿法可以有效去除水体中的染料、酚类、芳香族胺类、多环芳香族等,是简单有效的高级氧化技术。但也存在许多不足:一方面传统芬顿反应需要将废水PH调为2.5?3.5,需要投加大量的酸;另一方面废水中需要投加大量的过氧化氢,成本高昂;另外反应器中铁肩容易板结,出水铁离子含量很高,色度较深。在传统芬顿基础上,人们开发了很多类芬顿反应工艺,其中电芬顿反应技术有较好发展前景。但由于电芬顿反应阴极材料的限制,阴极产生过氧化氢的量一直不高,限制了该技术的推广。
[0003]工业废水的污染物种类很多,对于含有磁性污染物的工业废水,比如钢铁行业、电镀行业、化工行业等,可以采用电磁的方法处理。对于非磁性的工业废水,可以先向污水中投加磁种,然后再利用电磁方法处理。本实用新型为强化电芬顿处理高浓度难降解工业废水的能力,引入电磁处理技术,提出一种磁性催化-电芬顿反应装置。



[0004]本实用新型的目的在于提供一种磁性催化-电芬顿反应装置,以克服目前现有技术存在的不足。
[0005]本实用新型提供的一种磁性催化-电芬顿反应装置由磁性催化反应和电芬顿反应两部分构成,相互作用,达到强化处理高浓度难降解工业废水的能力。
[0006]磁性催化反应主要由安装于反应器两侧的磁场发生器构成。磁场发生器产生强大的磁场,磁化水体中的磁性物质,进而提高水体中的磁场梯度强度,使水体中极性和非极性分子发生裂解,使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生,从而降低水体的有机物。通过投加磁种可以大大提高水体中的磁场强度,对于磁性废水可以不投加或少量投机磁种,对于非磁性废水则需要投加磁种。
[0007]电芬顿反应体系中,阴极板在电流的作用下,与水体中的氧反应生成过氧化氢,然后在阳极离子的催化作用下,生成具有极强氧化能力的羟基自由基,氧化水体中的有机物。
[0008]对水体曝气,一方面可以增加水体的溶解氧含量,从而增强过氧化氢的产生效率;另一方面还可以搅动水体,使磁种与水体混合均匀。
[0009]磁性催化反应中的强变化磁场,还可以增强羟基自由基的产生效率,强化电芬顿处理废水的能力。
[0010]本实用新型所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置包括:反应器、直流稳压电源、阳极板、阴极板、磁场发生器、微孔曝气装置、鼓风机、磁种、磁场电源、变压器、进水口、出水口、出水过滤装置、磁场测定仪。其特征在于:废水通过进水口进入反应器后,与投加的磁种充分混合,然后在反应器中发生磁性催化和电芬顿反应,处理后的水由出水口流出;电芬顿阳极板与阴极板固定在反应器中,分别与直流稳压电源正、负极相连接;磁场电源通过变压器调节电压,控制反应器周围磁场强度;出水口内壁设置出水过滤装置,防止磁种随水流流出;微孔曝气装置置于反应器底部,向反应器中曝气,增强水体溶解氧含量,提高阴极表面过氧化氢的产生效率。
[0011]本实用新型所述反应器为圆柱形钢体结构,集电芬顿反应与电磁反应于一体。
[0012]本实用新型所述阳极板为钛基镀Ir02/Ta205、铂(Pt),且表面涂硅掺硼金刚石材料;阴极板为碳材料,主要由碳-聚四氟乙烯、玻璃碳、多孔石墨、活性炭纤维中的一种或几种复合构成并经过活化处理。
[0013]本实用新型所述微孔曝气装置优选膜片微孔曝气器,设置于反应器底部中间,孔径大小为80?100 μ m。
[0014]本实用新型所述出水口安装出水过滤装置,中间填充过滤海绵,空隙率为90%?95%。
[0015]本实用新型所述磁种优选铁粉、磁铁矿、磁-赤铁矿,优选磁种投加量为0.5?
2.0g/L,优选粒径为5?15 μ m。
[0016]本实用新型所述磁场发生器由铜质材料构成,安装于反应器内壁,与磁场电源相连接,为磁性催化反应提供强大磁场,并磁化水体中的磁种;变压器通过磁场测定仪的数据对反应器中的磁场强度进行调节。
[0017]本实用新型所述直流稳压电源,电压为10?35V,电流5?15A ;磁场电源为380V,优选磁场强度为5?20T。
[0018]本实用新型所述一种磁性催化-电芬顿反应装置优点:
[0019]1.本实用新型所述高强度磁场,能够磁化水体中的磁种,提高磁场梯度,使水体中的极性或非极性有机物发生裂解,从而使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生;另外高强度磁场还能够提高羟基自由基产生速率,增强电芬顿处理高浓度难降解工业废水的能力。
[0020]2.本实用新型所述磁种,在反应器中还具有三维电极作用,大大提高反应器的比表面积和电流效率,构成三维电极-电芬顿耦合工艺,提高装置处理浓度难降解工业废水的能力。
[0021]3.本实用新型装置集合电芬顿与电磁技术优点,容易实现自动化,不受自然温度影响,工作可靠,出水稳定。

[0022]图1是本实用新型所述一种磁性催化-电芬顿反应装置的结构示意图。
[0023]该装置包括反应器1、直流稳压电源2、阳极板3、阴极板4、磁场发生器5、微孔曝气装置6、鼓风机7、磁种8、磁场电源9、变压器10、进水口 11、出水口 12、出水过滤装置13、磁场测定仪14。

[0024]本实用新型具体实施方法如下:
[0025]污水通过进水口 12进入反应器I后,将污水pH值调节至2?5,投加一定量磁种8,同时开启鼓风机7,对水体进行增氧的同时使磁种8与水体充分混合;开启直流稳压电源2,此时反应器I水体中发生电芬顿反应,阴极板4表面在电流的作用下与水体中的氧发生反应,生成过氧化氢,然后在阳极离子的催化作用下,生成羟基自由基,氧化水体中的有机物,降低废水的COD ;开启磁场电源10,此时反应器I水体中发生电磁反应,磁化水体中的磁种8,通过调节变压器11,控制反应器I中的磁场强度,使水体中的极性或非极性分子发生裂解,从而使许多在常温、常压条件下不可能发生的氧化反应发生,与电芬顿反应共同作用,进一步降低废水中的COD ;经过处理后的水体,从出水口 13中流出,进入其他污水处理工艺。
[0026]根据以上具体实施方法,河北某农药厂的废水COD为15800mg/L,BOD为3500mg/L,油浓度为25mg/L,进入反应器后,将废水pH值调为2?3。向废水中投加的磁种8优选磁铁矿Fe3O4,粒径优选10 μ m以下,投加量为1.2g/L。电芬顿阳极板3、阴极板4分别采用钛基镀Ir02/Ta205、多孔石墨组合。微孔曝气装置6优选膜片微孔曝气器,孔径大小选用80微米。直流稳压电源2电压为10?35V,电流5?15A ;磁场电源10为360V,磁场发生器5为铜质材料,优选磁场强度为10?15T。在这些参数条件下,本实用新型所述一种磁性催化-电芬顿反应装置对废水进行稳定运行处理后,出水COD为750mg/L,B0D为340mg/L,油含量为4.5mg/L0本实用新型装置对废水COD的去除率高达95 %,并且废水可生化性由原来的0.22提高到0.45,处理后的废水只需要经过常规的生物处理工艺便可以达标排放。

1.一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:电芬顿阳极板与阴极板固定在反应器中,分别与直流稳压电源正、负极相连接;磁场电源通过变压器调节电压;出水口内壁设置出水过滤装置;微孔曝气装置置于反应器底部。2.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:反应器为圆柱形钢体结构。3.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:阳极板为钛基镀Ir02/Ta205、铂(Pt),且表面涂硅掺硼金刚石材料;阴极板为碳材料,由碳-聚四氟乙烯、玻璃碳、多孔石墨、活性炭纤维中的一种或几种复合构成并经过活化处理。4.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:磁种为铁粉、磁铁矿、磁-赤铁矿,粒径为5?15 μ m,磁种投加量为0.5?2.0g/L。5.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:磁场发生器由铜质材料构成,安装于反应器内壁,与磁场电源相连接。6.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:微孔曝气装置为膜片微孔曝气器,设置于反应器底部中间,孔径大小为80?100 μπι。7.根据权利要求1所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,其特征在于:出水口安装出水过滤装置,中间填充过滤海绵,空隙率为90%?95%。
本实用新型所述的一种磁性催化-电芬顿反应装置,属于工业废水处理技术领域。本实用新型将磁性催化与电芬顿反应相结合,共同作用于高浓度难降解工业废水,能够有效处理钢铁行业、电镀行业、化工行业等含磁性废水。对于非磁性的工业废水,可以向废水中先投加磁种,构成磁性废水,然后用本工艺处理。本实用新型结构紧凑,集磁性催化反应和电芬顿反应于一体,相互协同作用,大大提高了处理高浓度难降解工业废水的能力,适用于各种工业废水的处理。
C02F1/48, C02F1/467, C02F1/72, C02F1/461
CN204873961
CN201520377073
殷衡
殷衡
2015年12月16日
2015年6月4日

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