【CN109650497A】一种双旋转电极电催化反应器及其应用【专利】
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代理人 路宽
(51)Int .Cl . C02F 1/467(2006 .01) C02F 101/16(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109650497 A (43)申请公布日 2019.04.19
( 54 )发明 名称 一种双旋转电极电催化反应器及其应用
( 57 )摘要 本发明公开了一 种双旋转电 极电 催化反应
4 .根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述电源采用直流稳 压电源，其电压范围为0-32V，电流范围为0-100A。
5 .一种权利要求1-4中任意一项所述的双旋转电极电催化反应器的应用，其特征在于： 所述双旋转电 极电 催化反应器 用于电 催化去除 废水中的 亚硝酸盐 ，其中阴极圆盘选 用钛/ 二氧化钛/氧化镍圆盘作为电 催化反应器的阴极 ，固定该阴极圆盘的金属转轴通过电 刷滑 环与电 源负极 相连 ，阳极圆盘选 用石墨圆盘作为电 催化反应器的 阳极 ，固定阳极圆盘的 金 属转轴通过电 刷滑环与电 源正极相连 ，电 机为金属转轴的旋转提供动力 ，接通直流稳压电 源后通过进水口阀门 控 制进水量 ，含亚硝酸盐废水通过进水口 进入反应器壳体 ，打开电 机 控制金属转轴转动，相邻圆盘阴极和圆盘阳极之间具有切向水流，提高废水溶液传质效率， 反应器壳体上部设置有出水口 ，反应后的溶液通过出水口从反应器壳体排出完成废水中亚 硝酸盐的电催化去除。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 109650497 A
CN 109650497 A
权 利 要 求 书
1/1 页
1 .一种双旋转电极电催化反应器，其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、圆盘阴极、 圆盘阳极、电 刷滑环、电 机和电 源 ，其中金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内 ，该金属转 轴的 上部通过 轴套与反应器壳 体固 定 ，金 属转 轴的 底部通过 轴承固 定于反应器壳 体的 底 部，至少一组圆盘阴极和至少一组圆盘阳极分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器 的 阴极 和阳极 ，圆 盘阴极 和圆 盘阳极上下错位交替排 列并 均匀分布于整个反应器壳 体内 部 ，电 刷滑环固定于金属转轴上且该电 刷滑环分别通过线路与电 源的正负极连接 ，金属转 轴的顶端与电 机输出轴连接 ，反应器壳体的底部设有进水口 ，反应器壳体的上部设有出水 ， 废水由进水口进入反应器壳体并经过电催化氧化还原处理后由出水口排出。
2
CN 109650497 A
说 明 书
1/3 页
一种双旋转电极电催化反应器及其应用
技术领域 [0001] 本发明属于电化学废水处理装置技术领域，具体涉及一种双旋转电极电催化反应 器及其应用。
背景技术 [0002] 目前，国内一般的水处理技术主要有：物理化学技术、生物技术、化学技术。在物理 化学技术中，污染物只是发生转移，还需要进一步处理；在生物技术中，反应进程中的pH、碳 组分 、溶解氧等条件很难控制 ，而且会产生副产物 ，后处理程序也需要去除 副产品 ，如生物 量、有机物、浊度和有害细菌分泌物等；在化学技术中，需要投加药剂来去除水中污染物，反 应中会有很多副反应发生。其中 ，电 催化技术 ，不需添加氧化还原试剂 ，在反应过程中 产生 的自由基可以直接与废水中的污染物反应，可以有效避免二次污染问题；另外，通过外加电 流电 压控制反应条件 ，可控性较强 ；反应器设备及操作简单 ，如设计合理 ，会达到较好的处 理效果。因此 ，电 化学技术以 好控 制、无污染 、效率高而成为目前国内外具有应 用前景的 水 处理技术之一。 [0003] 一个性能好的电催化反应器对电催化反应处理废水的效果至关重要，常用的电催 化反应器主要有固定式电极电催化反应器，包括平行板电极反应器、固定床电极反应器；移 动式电 极电 催化反应器 ，包括旋转电 极 、移动床电 极。例如 ，公告号为CN10515922274B的发 明专利公开了一种电 催化氧化反应器 ，虽 然该反应器设置的 有布水装置具有布水均匀、处 理量大等优点 ，但是存在传 质效率 低 ，反应慢 ，能 耗大等缺陷 。鉴于此 ，设计一 种电 流效率 高、布水均匀、传质效率高且电 催化效率高的电 催化电 极反应器迫在眉睫 ，对于提升电 催化 处理废水的效率非常有利。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910081650 .6
(22)申请日 2019 .01 .28
(71)申请人 河南师范大学 地址 453007 河南省新乡市牧野区建设东 路46号Fra Baidu bibliotek
(72)发明人 申战辉 彭格格 刘道儒 马源浩 史嘉璐
(74)专利代理机构 新乡市平原智汇知识产权代 理事务所(普通合伙) 41139
发明内容 [0004] 为了克服现有技术中电极间阻力大、电流效率低及废水溶液中传质效率低所导致 的电催化效率低、处理效果不好等问题，本发明提供了一种电流效率高、传质速度快且具有 较高催化效率的双旋转电极电催化反应器及其应用。 [0005] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种双旋转电极电催化反应器， 其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、阴极圆盘、阳极圆盘、电 刷滑环、电 机和电 源 ，其中 金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内 ，该金属转轴的上部通过轴套与反应器壳体固定 ， 金属转轴的底部通过轴承固定于反应器壳体的底部，至少一组阴极圆盘和至少一组阳极圆 盘分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器的阴极和阳极，阴极圆盘和阳极圆盘上下 错位交替排列并均匀分布于整个反应器壳体内部 ，电 刷滑环固定于金属转轴上且该电 刷滑 环分 别通过线路与电 源的 正负极连接 ，金 属转 轴的 顶端与电 机输出 轴连接 ，反应器壳体的 底部设有进水口 ，反应器壳体的上部设有出水 ，废水由进水口进入反应器壳体并经过电 催 化氧化还原处理后由出水口排出。 [0006] 优选的，所述阴极圆盘和阳极圆盘均为带孔圆盘，该阳极圆盘和阴极圆盘分别通
器及其应用，金属转轴竖向平行穿插于反应器壳 体内 ，圆盘阴极和圆盘阳极分别固定于两个金属 转轴上作为电 催化反应器的阴极和阳极 ，电 刷滑 环固定于金属转轴上且该电 刷滑环分别通过线 路与电源的正负极连接，金属转轴的顶端与电机 输出轴连接，反应器壳体的底部设有进水口 ，反 应器壳体的上部设有出水，废水由进水口进入反 应器壳 体并经过电 催化氧化还原处理 后由 出水 口 排出 。本发明电 流效率高 、传 质速度快且具有 较高的催化效率。
2 .根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述圆盘阴极和圆盘 阳极均为带孔圆盘，该圆盘阳极和圆盘阴极分别通过不锈钢螺钉均匀固定在两个金属转轴 上 ，圆盘阴极 和圆盘阳极的上下间距为5-25mm ，圆盘材料根据处理污染物的 不同 选择具有 不同催化性能的物质。
3 .根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述金属转轴为导电 的 不锈钢转 轴 ，该金 属转轴的 顶端通过联 轴器与电 机输出 轴相连 ，用于为金 属转 轴提供旋 转动力。
(51)Int .Cl . C02F 1/467(2006 .01) C02F 101/16(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109650497 A (43)申请公布日 2019.04.19
( 54 )发明 名称 一种双旋转电极电催化反应器及其应用
( 57 )摘要 本发明公开了一 种双旋转电 极电 催化反应
4 .根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述电源采用直流稳 压电源，其电压范围为0-32V，电流范围为0-100A。
5 .一种权利要求1-4中任意一项所述的双旋转电极电催化反应器的应用，其特征在于： 所述双旋转电 极电 催化反应器 用于电 催化去除 废水中的 亚硝酸盐 ，其中阴极圆盘选 用钛/ 二氧化钛/氧化镍圆盘作为电 催化反应器的阴极 ，固定该阴极圆盘的金属转轴通过电 刷滑 环与电 源负极 相连 ，阳极圆盘选 用石墨圆盘作为电 催化反应器的 阳极 ，固定阳极圆盘的 金 属转轴通过电 刷滑环与电 源正极相连 ，电 机为金属转轴的旋转提供动力 ，接通直流稳压电 源后通过进水口阀门 控 制进水量 ，含亚硝酸盐废水通过进水口 进入反应器壳体 ，打开电 机 控制金属转轴转动，相邻圆盘阴极和圆盘阳极之间具有切向水流，提高废水溶液传质效率， 反应器壳体上部设置有出水口 ，反应后的溶液通过出水口从反应器壳体排出完成废水中亚 硝酸盐的电催化去除。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 109650497 A
CN 109650497 A
权 利 要 求 书
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1 .一种双旋转电极电催化反应器，其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、圆盘阴极、 圆盘阳极、电 刷滑环、电 机和电 源 ，其中金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内 ，该金属转 轴的 上部通过 轴套与反应器壳 体固 定 ，金 属转 轴的 底部通过 轴承固 定于反应器壳 体的 底 部，至少一组圆盘阴极和至少一组圆盘阳极分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器 的 阴极 和阳极 ，圆 盘阴极 和圆 盘阳极上下错位交替排 列并 均匀分布于整个反应器壳 体内 部 ，电 刷滑环固定于金属转轴上且该电 刷滑环分别通过线路与电 源的正负极连接 ，金属转 轴的顶端与电 机输出轴连接 ，反应器壳体的底部设有进水口 ，反应器壳体的上部设有出水 ， 废水由进水口进入反应器壳体并经过电催化氧化还原处理后由出水口排出。
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CN 109650497 A
说 明 书
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一种双旋转电极电催化反应器及其应用
技术领域 [0001] 本发明属于电化学废水处理装置技术领域，具体涉及一种双旋转电极电催化反应 器及其应用。
背景技术 [0002] 目前，国内一般的水处理技术主要有：物理化学技术、生物技术、化学技术。在物理 化学技术中，污染物只是发生转移，还需要进一步处理；在生物技术中，反应进程中的pH、碳 组分 、溶解氧等条件很难控制 ，而且会产生副产物 ，后处理程序也需要去除 副产品 ，如生物 量、有机物、浊度和有害细菌分泌物等；在化学技术中，需要投加药剂来去除水中污染物，反 应中会有很多副反应发生。其中 ，电 催化技术 ，不需添加氧化还原试剂 ，在反应过程中 产生 的自由基可以直接与废水中的污染物反应，可以有效避免二次污染问题；另外，通过外加电 流电 压控制反应条件 ，可控性较强 ；反应器设备及操作简单 ，如设计合理 ，会达到较好的处 理效果。因此 ，电 化学技术以 好控 制、无污染 、效率高而成为目前国内外具有应 用前景的 水 处理技术之一。 [0003] 一个性能好的电催化反应器对电催化反应处理废水的效果至关重要，常用的电催 化反应器主要有固定式电极电催化反应器，包括平行板电极反应器、固定床电极反应器；移 动式电 极电 催化反应器 ，包括旋转电 极 、移动床电 极。例如 ，公告号为CN10515922274B的发 明专利公开了一种电 催化氧化反应器 ，虽 然该反应器设置的 有布水装置具有布水均匀、处 理量大等优点 ，但是存在传 质效率 低 ，反应慢 ，能 耗大等缺陷 。鉴于此 ，设计一 种电 流效率 高、布水均匀、传质效率高且电 催化效率高的电 催化电 极反应器迫在眉睫 ，对于提升电 催化 处理废水的效率非常有利。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910081650 .6
(22)申请日 2019 .01 .28
(71)申请人 河南师范大学 地址 453007 河南省新乡市牧野区建设东 路46号Fra Baidu bibliotek
(72)发明人 申战辉 彭格格 刘道儒 马源浩 史嘉璐
(74)专利代理机构 新乡市平原智汇知识产权代 理事务所(普通合伙) 41139
发明内容 [0004] 为了克服现有技术中电极间阻力大、电流效率低及废水溶液中传质效率低所导致 的电催化效率低、处理效果不好等问题，本发明提供了一种电流效率高、传质速度快且具有 较高催化效率的双旋转电极电催化反应器及其应用。 [0005] 本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种双旋转电极电催化反应器， 其特征在于包括反应器壳体、金属转轴、阴极圆盘、阳极圆盘、电 刷滑环、电 机和电 源 ，其中 金属转轴竖向平行穿插于反应器壳体内 ，该金属转轴的上部通过轴套与反应器壳体固定 ， 金属转轴的底部通过轴承固定于反应器壳体的底部，至少一组阴极圆盘和至少一组阳极圆 盘分别固定于两个金属转轴上作为电催化反应器的阴极和阳极，阴极圆盘和阳极圆盘上下 错位交替排列并均匀分布于整个反应器壳体内部 ，电 刷滑环固定于金属转轴上且该电 刷滑 环分 别通过线路与电 源的 正负极连接 ，金 属转 轴的 顶端与电 机输出 轴连接 ，反应器壳体的 底部设有进水口 ，反应器壳体的上部设有出水 ，废水由进水口进入反应器壳体并经过电 催 化氧化还原处理后由出水口排出。 [0006] 优选的，所述阴极圆盘和阳极圆盘均为带孔圆盘，该阳极圆盘和阴极圆盘分别通
器及其应用，金属转轴竖向平行穿插于反应器壳 体内 ，圆盘阴极和圆盘阳极分别固定于两个金属 转轴上作为电 催化反应器的阴极和阳极 ，电 刷滑 环固定于金属转轴上且该电 刷滑环分别通过线 路与电源的正负极连接，金属转轴的顶端与电机 输出轴连接，反应器壳体的底部设有进水口 ，反 应器壳体的上部设有出水，废水由进水口进入反 应器壳 体并经过电 催化氧化还原处理 后由 出水 口 排出 。本发明电 流效率高 、传 质速度快且具有 较高的催化效率。
2 .根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述圆盘阴极和圆盘 阳极均为带孔圆盘，该圆盘阳极和圆盘阴极分别通过不锈钢螺钉均匀固定在两个金属转轴 上 ，圆盘阴极 和圆盘阳极的上下间距为5-25mm ，圆盘材料根据处理污染物的 不同 选择具有 不同催化性能的物质。
3 .根据权利要求1所述的双旋转电极电催化反应器，其特征在于：所述金属转轴为导电 的 不锈钢转 轴 ，该金 属转轴的 顶端通过联 轴器与电 机输出 轴相连 ，用于为金 属转 轴提供旋 转动力。