多维管式电催化氧化技术说明

1 、定义：

电催化氧化（Electro-catalytic Oxidation）是指通过阳极反应直接降解有机物或产生羟基自由基·OH、Cl₂、O₂及 O₃一类的氧化剂降解有机物的方法。

该技术采用外加电场，其反应在电极/溶液界面进行。该技术特别适用于生物难降解或一般化学氧化难以奏效的水中有机物的处理。

催化电解技术是基于电解的高级氧化技术，它将电解的强氧化性和催化剂的吸附、催化特性结合起来，能较为有效地解决有机物降解不完全的问题。多相催化电解化法利用固体催化剂在常压下加速液相 (或气相)的氧化反应，催化剂以固态存在，易于与水分离，二次污染少，简化了处理流程，因而越来越引起人们的广泛重视。本公司生产的电解氧化催化剂是以铝硅基体，将改性后多种金属氧化物和稀土为活性组分的高效有机废水净化电解氧化催化剂；适用于石油化工、煤化工、精细化工、医药、电镀等废水治理，具有优良的降解效果及较高的矿化能力。

2 、机理：

半导体材料处于一定强度的电场时，其价带电子也会越过禁带进入导带，同时在价带上形成电激空穴。空穴具有很强的俘获电子的能力，可以夺取半导体颗粒表面的有机物或容积中的电子发生氧化还原反应。施加电压能使催化材料内部形成电压梯度，促使空穴与电子向相反方向移动，一直其复合，从而提高了催化效率。电催化反应中，通过点解产生的O₂和外源O₂在阴极上还远产生H₂O₂

（1）在酸性条件下

O₂+H⁺+2e→H₂O₂  

（2）在碱性条件下

O₂+H₂O+2e→HO₂^-+OH^-

HO₂^-+H₂O+2e→H₂O₂+OH^-

3 、优点：

过程中产生的·OH无选择地直接与废水中的有机物反应，将其降解为二氧碳、水和简单有机物，没有或很少产生二次污染；能量效率高，一般常温常压下即可进行；既可单独处理，又可作为前处理。

4 、应用：

电催化氧化技术目前广泛应用于降解水中所含的：烃类有机物、醛类有机物、醇类有机物、酚类有机物、胺类有机物。

（1）电催化氧化技术处理水中烃类有机物时，一般去油量会达到93~95%。对含油量为 150mg/L以下的废水，处理后加混凝剂过滤，可以降到0.7mg/L以下；对水溶性较大的烃类有机物其处理效果。

（2） 电催化氧化处理水中醛类有机物时，以NaOH、Na₂SO₄或NaCl做电解质，在电流密度为0.19~0.22A/cm2下电解3h，甲醛即被分解，电流效率可达到95.5%，绝大部分COD被去除。

（3）电催化氧化处理水中醇类有机物时，投入1mol/L的NaOH做电解质，当电流密度为0.19~0.22A/cm2时电解3h，可使废水中的甲醇全部分解。含乙二醇的废水，进行电解氧化，COD可以从28000mg/L降到500mg/L。

（4）电催化氧化处理水中酚类有机物时，电解照作用下可去除其中的酚类及其他有机物。例如，COD值为29000mg/L的含酚废水在温度为25~40℃,电压为1050~1800V，电流为5A时，COD值可降低至671mg/L。

 典型工业废水处理以医药、线路板、垃圾等高浓度难降解的有机废水为例。上述多种有机污染物成份十分复杂的实际废水，用该设备处理前后成分变化的事实充分说明，该技术对有机物的处理具有很好的广普性。

(1) 医药废水：

电催化氧化技术以其独特的性能，可成功地处理其他废水处理技术难处理的高浓度制药有机废水（例如多种抗生素生产废水，6-APA、生产废水、含复杂有机溶剂的制药有机废水等）。以某制药中间体高浓度废水为例，只需经约3小时处理，废水的CODCr（80000~100000mg/L）降低到CODCr4000mg/L以下，再经生化处理即可达标排放。

(2) 含酚废水：

含酚废水主要是指炼焦、炼油、煤化工、造纸、塑料、陶瓷、纺织等工业产生的酚类有机污染物废水。苯酚和其衍生物属于芳香族(Aromatic)化合物，是一种原生质毒物，对生物体具有毒害作用，而 且很难被降解。酚类物质已被美国国家环保局列为129种优先控制污染物黑名单当中的一种。因酚之毒性威胁于水生生物生长与繁殖，污染饮用之水源，对水体可造成严重污染，酚水在我国的水污染控制中已被列为需重点解决有害废水之一。通过前处理、应用微电解絮凝，在少量的羟基自由基存在下，除去部分的COD和悬浮物。再通过我公司的专利设备和生物滤池BACR多级串联，进一步除去COD和主要的指标。

(3)垃圾渗滤液：

我们以某垃圾渗滤液作研究，经GC/MS（色谱/质谱联用）技术检测结果表明：在该渗滤液中共计有64种有机污染物：其中单环芳烃类1种、杂环类10种、烷烃及烯烃类9种、醇及酚类17种、酮类7种、羧酸及酯类14种、胺及其他类4种。经氧化 絮凝复合床技术处理后仅有十一种：多环芳烃类1种、杂环类1种、烷烃类6种、酚类1种、脂类2种。比较垃圾渗滤液处理前后的质谱图，原有63种有机污染物消失，其中单环芳烃类、烯烃类、醇类、酮类、羧酸类、胺及其它类完全消失。各种不同类型的有机污染物绝大部分降解为小分子有机物，甚至完全矿化为CO₂、H₂O而被去除。

(4)线路板废水：

我们还研究了某电脑公司两类线路板厂废水：D类和E类（根据该公司分类）。据GC/MS检测：D类废水共有56种有机污染物：环烷烃类5种、直链烷烃15种、羧酸及脂类8种、胺类4种、酮和醛类4种、烯烃6种、醇及酚类3种、腈类1种、其它类化合物10种，这56种中含有芳环或杂环的有13种。E类废水共有14种有机物：其中含芳环和杂环的有7种。经3处理后，D类废水仅余下8种有机物，其中含芳环和杂环的减少了10种E类废水经处理后原有有机物减少了11种。

两类废水中大多种有机污染物被完全矿化成CO₂和H₂O，小部分被降解成小分子有机物。

多维管式电催化氧化装置构造：

电催化设备主要含有：电催化氧化机、整流电源、清洗装置、智能控制系统。它与斜管沉淀器配套使用，有效去除该废水中的重金属及悬浮污染物。

1. 采用不锈钢外壳或不锈钢框架配上流量计及管阀件，方便接管。

2. 管式的构造可以无限并联或者串联处理污水，大大节省空间，可以单独维护，不影响其他几组的运行。

3. 电极板采用10mm厚的石墨圆块制造，石墨导电块边缘1cm内均匀的打满了引流孔，使污水完全通过石墨导电层，增加了导电及氧化功能。 

4. 石墨电极板每隔一片都会放置一片陶瓷催化层，陶瓷催化层为10mm厚度采用蜂窝结构使污水完全通过催化层，增加了催化效果。

5.电源采用高频脉冲整流电压0-1500VDC，处理污水效率极高。输出电压的调节范围比较宽，具有软起动、软关断、恒流、限流、过流保护等功能。

①软起动、软关断功能:软起动、软关断是指电源投入使 用或给定电压急剧变化时，输出不会随之急剧变化。软起动软关断功能可使输出平缓变化。

②恒流功能:当采用电流反馈时，如果给定信号不变，即使负载随环境温度变化而改变，输出电流能在额定电流范围内任何一点均能达到恒定电流的目的。

③限流功能:用户可通过控制板上的电器设定最大工作电流。

④过流保护功能:当工作电流峰值大于额定工作电流时，调压控制器将迅速输出无源开关量信号，控制外部电路。由外部电路切断输出,保护设备。