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电催化氧化
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电催化氧化
时间:2019-04-24 点击:313

电催化氧化

催化氧化是指在外加电场或电压的作用下,通过化学、物理作用达到高效净化水中污染物的清洁处理工艺。在国内,其被称为“环境友好”技术。电化学氧化法是使污染物在电极上发生直接的电化学反应,或者利用电极表面产生的强氧化性活性物种使污染物发生氧化还原反应,生成无害物的过程。前者称为直接电化学反应,后者称为间接电化学反应。直接电化学反应通过阳极氧化可使有机污染物和部分无机污染物转化为无害物质,阴极还原则可从水中去除硝酸根离子和重金属离子。这两个过程同时伴生放出H2O2,使电流效率降低,但通过电极材料的选择和电位控制可加以防止。间接电化学反应可利用电化学反应产生的氧化还原剂使污染物转化为无害物,这时产生的氧化还原剂是污染物与电极交换电子的中介体。这种中介体可以是催化剂,也可以是电化学产生的短寿命中间体。此外,也可以利用O2在阴极还原为H2O2,而后生成(·OH),进而氧化有机物,该技术可用于难生化降解的处理苯酚、苯胺、醛类及氰化物等污染物

基于以上原理,开发通过电催化高级氧化技术产生大量活性极强的羟基自由基·OH,由于·OH的氧化能力极强,几乎可以无选择地将任何有机污染物矿化。生成的·OH进而与有机化合物发生加合、代替、电子转移、断键等产生,使污水中难降解的大分子有机物氧化降解成为低毒或无毒的小分子物质,甚至直接矿化为CO2H2O。与其它水处理技术相比,电催化氧化技术具有以下优势

1)在电场的作用下,新研发的电极表面呈多孔态,有效减少了内应力,电极寿命长,对污染物降解效率高,同时电极无钝化

2)适用水质广。可同时高效去除污水中氨氮、总磷,脱色脱毒效果明显。

3)与环境相容性高。电化学法对污染物去除主要依靠电子,不需要另外增加药剂,避免由于药剂带来的二次污染;另外电化学对有机物氧化几乎无选择性,可以最大程度的减少二次污染。

4)设备简单,占地面积少,设备维护简单;

5)不受地理和气候条件影响。反应条件温和,常温常压条件下进行,不受气候影响,适合任何地域使用。

6)时空效率高。优化的反应器结构设计,传质效果好,污染物降解反应速率大,停留时间仅为几分钟至数十分钟,因此设备的占地面积很小,具有很高的时空效率,特别适用于人口拥挤和土地紧张地方使用。

7)操作简单,只需要改变电场的外加电压就能控制运行条件的改变,很容易实现自动化控制;

8)不需要添加任何化学药剂,污泥产生。

1.1 核心技术

相较传统电催化氧技术,项目组具有自己独特的技术优势和创新点:

系统创新点1:高性能极板新材料

我们对传统的电极材料进行改进,开发出了纳晶复合金属氧化物多孔薄膜电极材料,并和改性二氧化钛光催化剂有机结合,使得反应系统中产生活性氧物种的效率提高了1倍以上,对污染物的降解效率提高到1倍以上;从传质动力学方面,通过改进利用活性炭纤维提高有机工业废水中难降解有毒有机物的传质动力学,进而提高污染物在电极表面的吸附和降解,使得电化学氧化方法对污染物的选择性降解增强,该反应器对低浓度污染物的降解效率提高了1-2倍;在成本方面,经过对生产工艺的改进,电极材料的生产成本降低到原来的1/2以下。


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系统创新点2:电源控制器

我电化学设备电源控制器由技术团队自主研发,该控制使用闸流体(THYRISTOR)组成的六相桥式整流,将交流转入电源转换成直流输出电压,利用点弧回路的脉冲讯号(PULSE)控制输出电压大小,达到定电压、定电流的控制。DC4Q控制原理是利用SCR闸流体组成桥式整流器,两组作逆并联。无电源相序接线问题。具有多种异常指示及检出功能。内建隔离式电压回授。控制信号端子台,采用欧式可分离端子台,更换时控制回路可免重新配线。

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系统创新点3:高效反应器结构

深度挖掘电氧化的反应机理,加强羟基自由基的利用效率。例如,采用中空电极进水(或出水),加强污染物与极板表面羟基自由基的直接反应;采用折流式反应器,提高流速,增加反应面积;独特的电接触防腐设计,便于运行过程中的维护,并使得通道式电氧化反应器成为可能,大大降低建设成本和运行费。

系统创新点4:智能监控与预警系统

智能监控与预警系统,是针对高级氧化技术能耗相对较高,而研发的远程智能控制系统。作为整体电化学污水处理及回用系统的监控与管理环节,其运用现代传感器技术、自动测量技术,自动控制技术、数据库管理技术,实现远程运营与无人值守。同时,通过对原水的CODpH、电导和流量等指标的监测,将监测的结果传送给数据收集和控制系统,各处理指标实时监控,控制系统对的加药系统、流量、电流密度、曝气等进行控制和改变,进而改变原水的性质、改变停留时间等条件而使出水持续稳定达标的同时,尽量降低运行成本。

相关专利及知识产权证书:

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