[发明专利]一种蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器及方法

说明书

本发明公开了一种蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器及方法，配水区B设置有进水口，原水从进水口进入配水区，通过设置在配水区B顶部、反应区C底部的多孔配水板进入反应区C的三维电化学反应区Ⅰ；水流自下而上上升到三维电化学反应区Ⅰ顶部后，通过设置在环形阳极上的过水孔，进入到圆筒型TiO₂/Ti阳极的内腔，即光催化反应区Ⅱ；水流从上向下流过光催化反应区Ⅱ，通过底部的配水/集水分隔板进入到集水区，然后由出水口流出反应器。光催化反应区和三维电化学反应区巧妙耦合，结构紧凑，实现电化学氧化、光催化氧化的多重氧化作用的叠加，从而对水中难处理的有机物高效去除。

技术领域

本发明涉及水处理技术领域，尤其涉及的是一种蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器及方法。

背景技术

电化学技术从上世纪40年代开始就已应用到了水处理之中，并且从2000年以后，电化学技术在水和废水处理中的应用研究呈现了快速发展的趋势，电化学方法能有效去除水中有机污染物及重金属离子等。

电化学反应器通常包括阳极和阴极，处理效果与电极材料、电流大小以及反应器结构具有显著关系，传统的二维电化学反应器一般反应面积有限、电流利用率较低，因此处理能力不高。

光催化反应器过去几十年中在水处理中的应用也得到了快速发展，尤其是以TiO₂为催化材料的光催化氧化反应技术，逐渐成为一种极具代表性的新型水处理技术。光催化反应的基本原理是应用光能激发半导体后经连锁反应产生具有强氧化能力的羟基自由基(·OH)来有效降解水中的有机污染物，目前光催化氧化技术具有安全性好、绿色环保，且可以将大多数难降解有机物完全矿化为CO₂、H₂O的优点。

发明内容

本发明针对针对现有技术的不足提供一种蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器及方法。

本发明的技术方案如下：

一种蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器，包括一个圆柱形外壳体、位于圆柱形外壳体内部最下部的集水区A、集水区A上部的配水区B、配水区B上部的反应区C；配水区B设置有进水口1，原水从进水口1进入配水区，通过设置在配水区B顶部、反应区C底部的多孔配水板2进入反应区C的三维电化学反应区Ⅰ；水流自下而上上升到三维电化学反应区Ⅰ顶部后，通过设置在环形阳极上的过水孔6，进入到圆筒型TiO₂/Ti阳极3的内腔，即光催化反应区Ⅱ；水流从上向下流过光催化反应区Ⅱ，通过底部的配水/集水分隔板10进入到集水区，然后由出水口11流出反应器。

所述的蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器，反应区C包括三维电化学反应区Ⅰ和光催化反应区Ⅱ；三维电化学反应区Ⅰ为光电耦合反应区，包括圆筒型Ti/TiO₂阳极3、蜂窝型不锈钢网阴极4和活性炭填料5，在圆筒型Ti阳极管的内壁负载一层纳米TiO₂形成圆筒型Ti/TiO₂阳极3，蜂窝型不锈钢网阴极4为阵列排列的正六边不锈钢网桶，形成类似蜂窝的、彼此相互连接构成所有阳极的共用阴极，多个圆筒型Ti/TiO₂阳极3套在蜂窝型不锈钢网阴极4的蜂窝内部，且两者同心，圆筒型Ti/TiO₂阳极3和蜂窝型不锈钢网阴极4之间的空间填充活性炭填料5；多个圆筒型Ti/TiO₂阳极3分别通过导线与电源正极相连；共享的蜂窝型不锈钢网阴极4与电源负极相连接。

所述的蜂窝式共阴极光电耦合水处理反应器，光催化反应区Ⅱ位于圆筒型Ti/TiO₂阳极3的内部空间，在圆筒型Ti阳极管的内壁负载一层纳米TiO₂形成圆筒型Ti/TiO₂阳极3，在圆筒型Ti/TiO₂阳极3的内部中心处安装紫外灯7。