[发明专利]一种无曝气系统电产过氧化氢和高铁酸盐的装置

权利要求书

1.一种无曝气系统电产过氧化氢和高铁酸盐的装置，其特征在于，所述装置包括：电控单元和电解槽单元；

所述电解槽单元包括：惰性阳极、疏水气体扩散阴极、用于容纳阳极电解液的阳极反应室、用于容纳阴极电解液的阴极反应室、用于隔开阳极反应室和阴极反应室的质子交换膜；所述疏水气体扩散阴极包括支撑层和负载在支撑层表面的催化剂层；

所述惰性阳极置于阳极反应室；

所述疏水气体扩散阴极位于阴极反应室的一侧，其中催化剂层与阴极电解液接触且支撑层表面与外部空气接触；

所述电控单元包括：连接惰性阳极和疏水气体扩散阴极的稳压直流电源；

所述阳极电解液或阴极电解液为三价铁离子溶液。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述惰性阳极为高析氧电位电极，优选选自纳米改性石墨烯电极、硼掺杂金刚石电极和SnO₂-Sb₂O₃/Ti电极中的一种。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述支撑层材料选自碳毡、不锈钢网、泡沫镍、泡沫钛、钛网、碳纸或碳布，所述支撑层材料的孔径分布≤50μm，孔隙率为90%～93%；优选地，将支撑层经过聚四氟乙烯浸渍、煅烧，得到改性后的支撑层材料；

所述催化剂层选自炭黑和炭化后的聚四氟乙烯，所述催化剂层的孔径分布为5nm～100nm，孔隙率为70%～85%，疏水角为130°～145°；所述催化剂层在支撑层材料表面的含量为3～10mg/cm²。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的装置，其特征在于，所述质子交换膜选自杜邦质子交换膜Nafion 112、Nafion 101和Nafion 115中的一种，厚度为25μm～125μm。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述三价铁离子溶液中Fe³⁺的浓度为10 mM～40mM，优选地，Fe³⁺的前驱体为FeCl₃、Fe₂(SO₄)₃和Fe(NO₃)₃中的至少一种；更优选地，采用磷酸盐缓冲液调节三价铁离子溶液的pH=6～9。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的装置，其特征在于，所述阳极反应室底端设有第一进水口，顶端设有第一出水口；所述阴极反应室的底端设有第二进水口，顶端设有第二出水口。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述装置还包括溶液循环单元，所述溶液循环单元还包括：通过第一输水管道连接在第一进水口上的阳极电解液外置储存罐，或/和通过第二输水管道连接在第二进水口上的阴极电解液外置储存罐；优选地，在第一输水管道或/和第二输水管道上设置蠕动泵。

8.根据权利要求6或7所述的装置，其特征在于，第一出水口通过第三输水管道通入饮用水预氧化处理池，或/和第二出水口通过第四输水管道通入饮用水预氧化处理池；

优选地，在第三输水管道或/和第四输水管道上设置蠕动泵。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的装置，其特征在于，所述电控单元还包括：负极开关、正极开关。

10.根据权利要求1-9中任一项所述的装置，其特征在于，所述电解槽单元进行电解时的温度为20～25℃；所述稳压直流电源的电流密度为5～50 mA/cm²。