[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

说明书

本发明涉及一种无曝气系统电产过氧化氢和高铁酸盐的装置，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。

技术领域

本发明属于电化学消毒领域，具体涉及一种无曝气系统电产过氧化氢和高铁酸盐的装置，尤其是用疏水气体扩散阴极产过氧化氢，同时阳极可实现在中性条件下产生高铁酸盐的装置。

背景技术

目前，越来越严格的饮用水水质指标给饮用水常规处理工艺带来更大的挑战，这就要求饮用水处理需要增加新的工艺或改善已有的工艺。比如饮用水中的消毒副产物是目前关注的热点。饮用水厂常规处理工艺混凝-沉淀-过滤-消毒(CSFD)很难去除亲水性和小分子量的有机物，这些有机物本身可能就会有一定的毒性，更为严重的是这些有机物通常是消毒副产物的前驱体。因此必须采取新的措施或工艺来改善常规工艺的处理效果。

研究表明，预氧化处理可以有效的改善混凝的效果以及控制消毒副产物的生成。目前有很多用来杀菌消毒的氧化剂，其中高铁酸盐和过氧化氢是目前使用效果较好的氧化剂，具有高的氧化还原电位且不会产生消毒副产物。然而，高铁酸盐不能长时间存放，长时间存放的高铁酸盐会失效；而且过氧化氢在贮存和运输上的成本比较高，因此现制现用具有明显的优势。

目前高铁酸盐的制备工艺主要有三种：高温氧化法、次氯酸盐氧化法和电解法。其中前两种制备方法反应条件苛刻，制备成本高，而电解法制备高铁酸盐工艺简单，方便灵活，使用的原料种类少，无氯气污染，且可在常温下运行，因而更具有发展潜力。过氧化氢电化学制备目前也比较常见，其具有工艺简单，安全便捷等优点。

传统的电解方法制备高铁酸盐时，往往会使用强碱溶液作为电解液，含铁的牺牲阳极作为铁源，这种方法制备的高铁酸盐需要进一步分离才能应用到饮用水预氧化处理中，而且为了保证电解过程中铁源的供给，需要不定时更换阳极来提供保障。而且，传统的电解法制备过氧化氢时，装置往往会采用曝气盘和气泵来进行电解，但是这种方法的氧气利用率比较低，产能不高，而且浪费资源能源。

发明内容

针对背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种无曝气系统电产过氧化氢和高铁酸盐的装置，目的在于在中性条件下电产过氧化氢和高铁酸盐的用于饮用水预氧化处理。其具有可直接用于饮用水预氧化处理，无需分离电解产物，生产安全可靠，能耗低，联合消毒效果突出等优点。

为此，本发明提供了一种无曝气系统电产过氧化氢和高铁酸盐的装置，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(简称阳极室)、用于容纳阴极电解液的阴极反应室(简称阴极室)、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。