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器的制作方法
技術領域：
活性炭纖維電極的無隔膜成對直接電氧化電還原反應器
技術領域：
本實用新型涉及一種染料工業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器。
背景技術：
我國是染料生產和應用(包括紡織印染)大國，現生產的染料約五百種以上，各大類別的染料都有生產，年產量達4萬噸，占世界總產量的45%。每生產1噸染料，將有2% 的產品隨廢水流失。印染廢水是紡織工業污染的重要來源，染色過程中約有10%的染料因未上染而隨廢水流失，我國紡織印染行業廢水排放量約300 400X106m3/d。含染料廢水的脫色處理一直是一個長期困擾學術界和工業界的難題。電化學法是一種環境友好的、清潔的水處理技術，具有多項優勢。電化學脫色是一個有競爭力的發展方向，活性炭纖維也是一種有應用前景的新型三維電極材料。傳統的廢水治理，是在隔膜槽中利用陽極電生成C10_與陰極電生成H2A兩種氧化劑的成對電氧化法降解甲醛、苯酚廢水。中科院生態環境中心王愛民等采用上述成對電氧化技術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，國內外主要是上海交通大學賈金平、中科院生態環境中心王子健、北京科技大學林海幾個課題組有報道，他們是以ACF+Fe為復合陽極并采用無隔膜電解槽，其主要通過電絮凝作用實現廢水的治理。現有技術和方法沒有真正發揮ACF電極本身的獨特作用， 只利用了單一工作電極(陽極或陰極)對染料進行降解(氧化或還原)處理，輔助電極并未直接發揮脫色作用。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題，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器，解決了染料工業廢水和印染廢水的高效低耗脫色處理問題。本實用新型是這樣實現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器，包括一第一絕緣板，所述第一絕緣板內側依次經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均設置有密封圈； 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置有復數個螺孔，所述的第一、第二活性炭纖維電極分別設于第一不銹鋼饋電電極的兩側；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置有復數個螺孔，所述第三活性炭纖維電極設于第二不銹鋼饋電電極的右側；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置有復數個螺孔，所述第四活性炭纖維電極設于第三不銹鋼饋電電極的左側；所述的第一電極室與第二電極室的上部均設有出水管且其下部設有進水管；所述的第一電極室與第二電極室的周邊設置有復數個螺孔且其中間是為性炭纖維電極提供電解反應區的沖孔；所述第一活性炭纖維端電極右側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區的第一沖孔中；所述第二活性炭纖維端電極左側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區的第二沖孔中。本實用新型具有如下優點本實用新型將第一活性炭纖維端電極右側的第三活性炭纖維電極與活性炭纖維共電極左側的第一活性炭纖維電極密封安裝于所述第一電極室反應區的第一沖孔中，將第二活性炭纖維端電極左側的第四活性炭纖維電極與活性炭纖維共電極右側的第二活性炭纖維電極密封安裝于所述第二電極室反應區的第二沖孔中，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，從而解決染料工業廢水和印染廢水的高效低耗脫色處理問題。
圖1為本實用新型反應器的示意圖。圖2A為本實用新型第一電極室的正視結構示意圖。圖2B為本實用新型第一電極室的左視結構示意圖。圖3A為本實用新型活性炭纖維共電極的正視結構示意圖。圖;3B為本實用新型活性炭纖維共電極的左視結構示意圖。圖4A為本實用新型第一活性炭纖維端電極的正視結構示意圖。圖4B為本實用新型第一活性炭纖維端電極的左視結構示意圖。圖5A為本實用新型第二活性炭纖維端電極的正視結構示意圖。圖5B為本實用新型第二活性炭纖維端電極的右視結構示意圖。圖6為本實用新型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構示意圖。
具體實施方式請參閱圖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器， 包括一第一絕緣板1，所述第一絕緣板1內側依次經由螺栓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7兩側均設置有密封圈11 ；所述第一電極室5與第二電極室7的上部均設有出水管(51、71)且其下部設有進水管(52、72)。如圖2A和圖2B所示，所述的第一電極室5的上部設有出水管51且其下部設有進水管52 ；所述的第一電極室5周邊設置有復數個螺孔53且其中間是為性炭纖維電極提供電解反應區的第一沖孔M，其中所述第二電極室7(未圖示)的結構和第一電極室5的結構一樣。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的周邊設置有復數個螺孔65，所述的第一、第二活性炭纖維電極(63、64)分別設于第一不銹鋼饋電電極62的兩側；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反應區的沖孔M中；其第二活性炭纖維電極64是安裝所述第二電極室7反應區的沖孔M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的周邊設置有復數個螺孔44，所述第三活性炭纖維電極43設于第二不銹鋼饋電電極42的右側；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反應區的第一沖孔M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的周邊設置有復數個螺孔84，所述第四活性炭纖維電極83設于第三不銹鋼饋電電極82的左側；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反應區的第二沖孔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反應區的沖孔M中；所述第二活性炭纖維端電極8左側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反應區的第二沖孔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反應區中進行電解，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反應區中進行電解，這樣形成兩個相互獨立的電化學體系或極室， 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起保護該反應器作用；第一電極墊片3和第二電極墊片9起到保護不銹鋼饋電電極42、不銹鋼饋電電極 82且是該反應器更加密封。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流電源的正負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，為反應器提供直流電。根據處理規模的不同，該反應器的電極室和活性炭纖維共電極可以相應地增加或減少；通過第一電極室5和第二電極室7的進水管口(52、7幻引入待處理的廢水， 打開穩流電源，根據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反應區中進行電解；第二
5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反應區中進行電解，這樣形成兩個相互獨立的電化學體系或極室，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行直接電還原和電氧化降解，處理后的水經第一電極室5、第二電極室7的出水管口(51、71)排出。 以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，凡依本實用新型申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本實用新型的涵蓋范圍。
權利要求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器，其特征在于包括一第一絕緣板，所述第一絕緣板內側依次經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均設置有密封圈。
2.根據權利要求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置有復數個螺孔，所述的第一、第二活性炭纖維電極分別設于第一不銹鋼饋電電極的兩側。
3.根據權利要求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置有復數個螺孔，所述第三活性炭纖維電極設于第二不銹鋼饋電電極的右側。
4.根據權利要求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置有復數個螺孔，所述第四活性炭纖維電極設于第三不銹鋼饋電電極的左側。
5.根據權利要求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有出水管且其下部設有進水管；所述的第一電極室與第二電極室的周邊設置有復數個螺孔且其中間是為性炭纖維電極提供電解反應區的沖孔。
6.根據權利要求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器，其特征在于所述第一活性炭纖維端電極右側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區的第一沖孔中；所述第二活性炭纖維端電極左側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區的第二沖孔中。
專利摘要本實用新型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器，包括一第一絕緣板，所述第一絕緣板內側依次經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均設置有密封圈。本實用新型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，從而解決染料工業廢水和印染廢水的高效低耗脫色處理問題。
文檔編號C02F1/70GK202030570SQ20112009139
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月30日 優先權日2011年3月30日
發明者楊衛身 申請人:福建工程學院