[发明专利]双电极芬顿反应降解气态和液态污染物的装置及其方法

说明书

本发明公开了一种双电极芬顿反应降解气态和液态污染物的装置，包括外壳和电源，外壳内设置有阳极、离子交换膜和阴极，阳极和阴极分别电性连接于电源，离子交换膜设于阳极和阴极之间，离子交换膜、阳极和外壳围合形成阳极室，离子交换膜、阴极和外壳围合形成阴极室，污染物以液态或气态方式通入阳极室并扩散至阴极室，由阴极室流出，阳极和阴极于电源接通时均可产生活性物种，以降解阳极室和阴极室的污染物。本发明充分利用阳极芬顿反应，实现阴阳两极协同降解，增加污染物与电极之间的接触时间和接触面积，阴极和阳极共同降解气态污染物和液态污染物，能够提高阳极的利用率，并且提高降解液态苯类有机物和水溶性较差的气态有机污染物的降解效率。

技术领域

本发明涉及污染物降解技术领域，具体地说，尤其涉及一种降解气态和液态污染物的装置及其方法。

背景技术

电化学高级氧化技术是以电子为反应试剂，利用电场协同作用产生强氧化性羟基自由基(·OH)的绿色水处理技术，可有效氧化水中难降解的有机物，具有高效、清洁和环境友好的优势。然而，现有的技术中大多是反应堆式降解水体有机物，降解效率低，且只能降解单相污染物，不能多相降解，限制其应用范围。

阳极氧化是电芬顿技术中的氧化过程之一，阳极材料的选择和利用对提高污染物的降解效率具有重要的作用。铂电极、硼掺金刚石、DSA(Dimensionally Stable Anode，涂层钛阳极，也称尺寸稳定阳极)等阳极材料经研究表明，电化学过程中也可产生羟基自由基对污染物进行降解。羟基自由基是一种进攻性极强的活性氧分子，与甲醛、苯系物、有机氯化物、有机酮、醇、醚、石油烃化合物、二氧化硫及氮氧化物等气态污染物可发生快速的链式反应实现降解。

目前，对于气态污染物的电化学降解大多是将气态污染物通入液相电解液中，通过液相电解液中的阳极进行氧化降解气态污染物，但是这种方法降解气态污染物的降解效率较低，且不适合用电化学法降解水溶性较差的气态有机污染物。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种双电极芬顿反应降解气态和液态污染物的装置及其方法，利用阴极和阳极协同作用，具有高流动性和高效率降解难降解的液态苯类有机物和水溶性较差的气态有机污染物的特点。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种双电极芬顿反应降解气态和液态污染物的装置，包括外壳和电源，外壳内设置有阳极、离子交换膜和阴极，阳极和阴极分别电性连接于电源，离子交换膜设于阳极和阴极之间，离子交换膜、阳极和外壳围合形成阳极室，离子交换膜、阴极和外壳围合形成阴极室，污染物以液态或气态方式通入阳极室并扩散至阴极室，由阴极室流出，阳极和阴极于电源接通时均可产生活性物种，以降解阳极室和阴极室的污染物。

优选地，外壳为分体结构，外壳包括固定阳极的第一壳体和固定阴极的第二壳体，第一壳体设置有入口和分流槽，分流槽与入口相通，第二壳体设置有出口，入口和出口设置于外壳的同一侧平面上。

优选地，第一壳体设置有第一内槽，第二壳体设置有第二内槽，第一内槽与第二内槽正对设置。

优选地，离子交换膜设置于橡胶垫片中，第一壳体和第二壳体分别与橡胶垫片连接固定，橡胶垫片上设置有第三内槽，第一内槽和第二内槽分别与第三内槽相通。

优选地，外壳材料为亚克力板、橡胶板、玻璃纤维环氧板、酚醛树脂板、陶瓷中的一种。

优选地，阳极、离子交换膜和阴极的形状相同，阳极、离子交换膜和阴极的形状为正方形片状、长方形片状、多边形片状、圆柱形片状中的一种。

优选地，离子交换膜为阳离子交换膜、阴离子交换膜、两性交换膜、镶嵌离子交换膜、聚电解质复合物膜中的一种。

优选地，阳极为银电极、铂电极、硼掺金刚石、涂层钛阳极、石墨电极、不锈钢电极、铁电极、铜电极、铝电极、铝合金电极、铜合金电极、锌合金电极、镍电极、多孔导电吸附性功能电极中的至少一种。