專利名稱：活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器的制作方法
活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種染料工業(yè)廢水和印染廢水處理器，尤其涉及一種活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
我國是染料生產(chǎn)和應(yīng)用(包括紡織印染)大國，現(xiàn)生產(chǎn)的染料約五百種以上，各大類別的染料都有生產(chǎn)，年產(chǎn)量達(dá)4萬噸，占世界總產(chǎn)量的45%。每生產(chǎn)1噸染料，將有2% 的產(chǎn)品隨廢水流失。印染廢水是紡織工業(yè)污染的重要來源，染色過程中約有10%的染料因未上染而隨廢水流失，我國紡織印染行業(yè)廢水排放量約300 400X106m3/d。含染料廢水的脫色處理一直是一個(gè)長期困擾學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的難題。電化學(xué)法是一種環(huán)境友好的、清潔的水處理技術(shù)，具有多項(xiàng)優(yōu)勢。電化學(xué)脫色是一個(gè)有競爭力的發(fā)展方向，活性炭纖維也是一種有應(yīng)用前景的新型三維電極材料。傳統(tǒng)的廢水治理，是在隔膜槽中利用陽極電生成ClO-與陰極電生成H2O2兩種氧化劑的成對電氧化法降解甲醛、苯酚廢水。中科院生態(tài)環(huán)境中心王愛民等采用上述成對電氧化技術(shù)降解偶氮染料酸性紅B，取得了很好的效果。在活性炭纖維(ACF)電極處理含染料廢水的研究方面，國內(nèi)外主要是上海交通大學(xué)賈金平、中科院生態(tài)環(huán)境中心王子健、北京科技大學(xué)林海幾個(gè)課題組有報(bào)道，他們是以ACF+Fe為復(fù)合陽極并采用無隔膜電解槽，其主要通過電絮凝作用實(shí)現(xiàn)廢水的治理。現(xiàn)有技術(shù)和方法沒有真正發(fā)揮ACF電極本身的獨(dú)特作用， 只利用了單一工作電極(陽極或陰極)對染料進(jìn)行降解(氧化或還原)處理，輔助電極并未直接發(fā)揮脫色作用。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題，在于提供一種活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，解決了染料工業(yè)廢水和印染廢水的高效低耗脫色處理問題。本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，包括一第一絕緣板，所述第一絕緣板內(nèi)側(cè)依次經(jīng)由螺栓固定連接有第一電極墊片、第一活性炭纖維端電極、第一電極室、活性炭纖維共電極、第二電極室、第二活性炭纖維端電極、 第二電極墊片、第二絕緣板；所述的第一電極室與第二電極室兩側(cè)均設(shè)置有密封圈；其中所述活性炭纖維共電極包括帶有電極極耳的第一不銹鋼饋電電極以及面積小于該不銹鋼饋電電極的第一、第二活性炭纖維電極，所述第一不銹鋼饋電電極的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔，所述的第一、第二活性炭纖維電極分別設(shè)于第一不銹鋼饋電電極的兩側(cè)；所述第一活性炭纖維端電極包括帶有電極極耳的第二不銹鋼饋電電極以及面積小于該不銹鋼饋電電極的第三活性炭纖維電極，所述第二不銹鋼饋電電極的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔，所述第三活性炭纖維電極設(shè)于第二不銹鋼饋電電極的右側(cè)；所述第二活性炭纖維端電極包括帶有電極極耳的第三不銹鋼饋電電極以及面積小于該不銹鋼饋電電極的第四活性炭纖維電極，所述第三不銹鋼饋電電極的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔，所述第四活性炭纖維電極設(shè)于第三不銹鋼饋電電極的左側(cè)；所述的第一電極室與第二電極室的上部均設(shè)有出水管且其下部設(shè)有進(jìn)水管；所述的第一電極室與第二電極室的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔且其中間是為性炭纖維電極提供電解反應(yīng)區(qū)的沖孔；所述第一活性炭纖維端電極右側(cè)的第三活性炭纖維電極與所述活性炭纖維共電極的第一活性炭纖維電極密封安裝于所述第一電極室反應(yīng)區(qū)的第一沖孔中； 所述第二活性炭纖維端電極左側(cè)的第四活性炭纖維電極與所述活性炭纖維共電極的第二活性炭纖維電極密封安裝于所述第二電極室反應(yīng)區(qū)的第二沖孔中。本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明將第一活性炭纖維端電極右側(cè)的第三活性炭纖維電極與活性炭纖維共電極左側(cè)的第一活性炭纖維電極密封安裝于所述第一電極室反應(yīng)區(qū)的第一沖孔中，將第二活性炭纖維端電極左側(cè)的第四活性炭纖維電極與活性炭纖維共電極右側(cè)的第二活性炭纖維電極密封安裝于所述第二電極室反應(yīng)區(qū)的第二沖孔中，使其活性炭纖維電極在無隔膜的情況下成對直接進(jìn)行電氧化和電還原作用來電解脫色，提高電流效率和脫色效率，降低電耗，從而解決染料工業(yè)廢水和印染廢水的高效低耗脫色處理問題。

圖1為本發(fā)明反應(yīng)器的示意圖。圖2A為本發(fā)明第一電極室的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖2B為本發(fā)明第一電極室的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3A為本發(fā)明活性炭纖維共電極的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖3B為本發(fā)明活性炭纖維共電極的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4A為本發(fā)明第一活性炭纖維端電極的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖4B為本發(fā)明第一活性炭纖維端電極的左視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A為本發(fā)明第二活性炭纖維端電極的正視結(jié)構(gòu)示意圖。圖5B為本發(fā)明第二活性炭纖維端電極的右視結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明第一活性炭纖維端電極、第一電極室、活性炭纖維共電極、第二電極室、第二活性炭纖維端電極、密封圈組裝在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式請參閱圖1所示，一種活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器， 包括一第一絕緣板1，所述第一絕緣板1內(nèi)側(cè)依次經(jīng)由螺栓2固定連接有第一電極墊片3、 第一活性炭纖維端電極4、第一電極室5、活性炭纖維共電極6、第二電極室7、第二活性炭纖維端電極8、第二電極墊片9、第二絕緣板10 ；所述的第一電極室5與第二電極室7兩側(cè)均設(shè)置有密封圈11 ；所述第一電極室5與第二電極室7的上部均設(shè)有出水管(51、71)且其下部設(shè)有進(jìn)水管(52、72)。如圖2A和圖2B所示，所述的第一電極室5的上部設(shè)有出水管51且其下部設(shè)有進(jìn)水管52 ；所述的第一電極室5周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔53且其中間是為性炭纖維電極提供電解反應(yīng)區(qū)的第一沖孔54，其中所述第二電極室7(未圖示)的結(jié)構(gòu)和第一電極室5的結(jié)構(gòu)一樣。如圖3A和圖3B所示，所述活性炭纖維共電極6包括帶有電極極耳61的第一不銹鋼饋電電極62以及面積小于該不銹鋼饋電電極62的第一、第二活性炭纖維電極(63、64)，所述第一不銹鋼饋電電極62的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔65，所述的第一、第二活性炭纖維電極(63、64)分別設(shè)于第一不銹鋼饋電電極62的兩側(cè)；其中活性炭纖維共電極6的第一不銹鋼饋電電極62為活性炭纖維共電極6提供電流；其電極極耳接外部穩(wěn)流電源；其第一活性炭纖維電極63是安裝所述第一電極室5反應(yīng)區(qū)的沖孔54中；其第二活性炭纖維電極64是安裝所述第二電極室7反應(yīng)區(qū)的沖孔54中；活性炭纖維電極(63、64)其依極性起到電氧化或電還原作用。如圖4A和圖4B所示，所述第一活性炭纖維端電極4包括帶有電極極耳41的第二不銹鋼饋電電極42以及面積小于該不銹鋼饋電電極42的第三活性炭纖維電極43，所述第二不銹鋼饋電電極42的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔44，所述第三活性炭纖維電極43設(shè)于第二不銹鋼饋電電極42的右側(cè)；其中第一活性炭纖維端電極4的第二不銹鋼饋電電極42為第一活性炭纖維端電極4提供電流；其第三活性炭纖維電極43是安裝所述第一電極室5反應(yīng)區(qū)的第一沖孔54中，其依極性起到電氧化或電還原作用。如圖5A和圖5B所示，所述第二活性炭纖維端電極8包括帶有電極極耳81的第三不銹鋼饋電電極82以及面積小于該不銹鋼饋電電極82的第四活性炭纖維電極83，所述第三不銹鋼饋電電極82的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔84，所述第四活性炭纖維電極83設(shè)于第三不銹鋼饋電電極82的左側(cè)；其中第二活性炭纖維端電極8的第三不銹鋼饋電電極82為第二活性炭纖維端電極8提供電流；其第四活性炭纖維電極83是安裝所述第二電極室7反應(yīng)區(qū)的第二沖孔73中，其依極性起到電氧化或電還原作用。如圖6所示，所述第一活性炭纖維端電極4右側(cè)的第三活性炭纖維電極43與所述活性炭纖維共電極6的第一活性炭纖維電極63密封安裝于所述第一電極室5反應(yīng)區(qū)的沖孔54中；所述第二活性炭纖維端電極8左側(cè)的第四活性炭纖維電極83與所述活性炭纖維共電極6的第二活性炭纖維電極64密封安裝于所述第二電極室7反應(yīng)區(qū)的第二沖孔73中； 這樣使第一活性炭纖維電極63和第三活性炭纖維電極43在無隔膜的情況下，在第一電極室5反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行電解，使第二活性炭纖維電極64和第四活性炭纖維電極83在無隔膜的情況下，在第二電極室7反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行電解，這樣形成兩個(gè)相互獨(dú)立的電化學(xué)體系或極室， 并且染料分別在活性炭纖維電極陰極和活性炭纖維電極陽極上進(jìn)行直接電還原和電氧化降解，提高電流效率和脫色效率，降低電耗。其中絕緣板1起保護(hù)該反應(yīng)器作用；第一電極墊片3和第二電極墊片9起到保護(hù)不銹鋼饋電電極42、不銹鋼饋電電極 82且是該反應(yīng)器更加密封。密封圈11起防止電極室(5、7)中染料溶液的滲漏(溶液滲漏則必然會造成漏電流)。其工作原理是外部穩(wěn)流電源的正負(fù)極按單一方向依次交替連接到第一活性炭纖維端電極4端電極、第二活性炭纖維端電極8以及活性炭纖維共電極6的電極極耳上，為反應(yīng)器提供直流電。根據(jù)處理規(guī)模的不同，該反應(yīng)器的電極室和活性炭纖維共電極可以相應(yīng)地增加或減少；通過第一電極室5和第二電極室7的進(jìn)水管口(52、72)引入待處理的廢水， 打開穩(wěn)流電源，根據(jù)不同類型的染料廢水，控制電流密度的操作范圍，第一活性炭纖維電極 63和第三活性炭纖維電極43在無隔膜的情況下，在第一電極室5反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行電解；第二活性炭纖維電極64和第四活性炭纖維電極83在無隔膜的情況下，在第二電極室7反應(yīng)區(qū)中進(jìn)行電解，這樣形成兩個(gè)相互獨(dú)立的電化學(xué)體系或極室，并且染料廢水分別在活性炭纖維電極陰極和活性炭纖維電極陽極上進(jìn)行直接電還原和電氧化降解，處理后的水經(jīng)第一電極室5、第二電極室7的出水管口(51、71)排出。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，其特征在于包括一第一絕緣板，所述第一絕緣板內(nèi)側(cè)依次經(jīng)由螺栓固定連接有第一電極墊片、第一活性炭纖維端電極、第一電極室、活性炭纖維共電極、第二電極室、第二活性炭纖維端電極、第二電極墊片、第二絕緣板；所述的第一電極室與第二電極室兩側(cè)均設(shè)置有密封圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，其特征在于所述活性炭纖維共電極包括帶有電極極耳的第一不銹鋼饋電電極以及面積小于該不銹鋼饋電電極的第一、第二活性炭纖維電極，所述第一不銹鋼饋電電極的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔，所述的第一、第二活性炭纖維電極分別設(shè)于第一不銹鋼饋電電極的兩側(cè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，其特征在于所述第一活性炭纖維端電極包括帶有電極極耳的第二不銹鋼饋電電極以及面積小于該不銹鋼饋電電極的第三活性炭纖維電極，所述第二不銹鋼饋電電極的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔，所述第三活性炭纖維電極設(shè)于第二不銹鋼饋電電極的右側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，其特征在于所述第二活性炭纖維端電極包括帶有電極極耳的第三不銹鋼饋電電極以及面積小于該不銹鋼饋電電極的第四活性炭纖維電極，所述第三不銹鋼饋電電極的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔，所述第四活性炭纖維電極設(shè)于第三不銹鋼饋電電極的左側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，其特征在于所述的第一電極室與第二電極室的上部均設(shè)有出水管且其下部設(shè)有進(jìn)水管；所述的第一電極室與第二電極室的周邊設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)螺孔且其中間是為性炭纖維電極提供電解反應(yīng)區(qū)的沖孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5所述的活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，其特征在于所述第一活性炭纖維端電極右側(cè)的第三活性炭纖維電極與所述活性炭纖維共電極的第一活性炭纖維電極密封安裝于所述第一電極室反應(yīng)區(qū)的第一沖孔中；所述第二活性炭纖維端電極左側(cè)的第四活性炭纖維電極與所述活性炭纖維共電極的第二活性炭纖維電極密封安裝于所述第二電極室反應(yīng)區(qū)的第二沖孔中。
全文摘要
本發(fā)明提供一種活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應(yīng)器，包括一第一絕緣板，所述第一絕緣板內(nèi)側(cè)依次經(jīng)由螺栓固定連接有第一電極墊片、第一活性炭纖維端電極、第一電極室、活性炭纖維共電極、第二電極室、第二活性炭纖維端電極、第二電極墊片、第二絕緣板；所述的第一電極室與第二電極室兩側(cè)均設(shè)置有密封圈。本發(fā)明利用第一活性炭纖維端電極、活性炭纖維共電極以及第二活性炭纖維端電極的活性炭纖維電極相互間產(chǎn)生直接電氧化和電還原作用來電解脫色，提高電流效率和脫色效率，降低電耗，從而解決染料工業(yè)廢水和印染廢水的高效低耗脫色處理問題。
文檔編號C02F1/461GK102219287SQ201110078600
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者楊衛(wèi)身 申請人:福建工程學(xué)院