本发明属于污水深度处理技术领域，特别是一种一体式电催化氧化装置。
背景技术：
随着制药、农药、染料、精细化工等行业的发展，产生的废水具有高毒性、难降解有机物的数量和种类越来越多，电催化氧化作为高级氧法的一种，因其具有处理效率高、无二次污染、设施占地面积小、参数可控性强等优势近些年来逐渐引起大家的关注。液相传质步骤是整个电催化过程的一个重要环节，因为液相中的反应粒子需要通过液相传质向电极表面不断地输送，而电极反应产物又需要通过液相传质过程离开电极表面，只有这样，才能保证电极过程连续地进行下去。液相传质步骤有可能成为电催化过程的控制步骤，由它来决定整个电催化过程动力学的特征。
传统的电催化氧化装置电极采用平板式电极，这流态配置的结果会导致一个大的水动力弥散边界层，在电极的表面，液相传质效果差，从而阻止污染物的快速。故而电催化氧化需要大量配置平行的平板电极，以获得足够的比表面积来去除污染物，减小浓差极化现象。因此提高传质效果，增加电极利用效率，降低反应能耗是电催化氧化装置的关键。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提出一种一体式电催化氧化装置，该装置通过设置管式电催化氧化反应器，解决了现有技术中电催化氧化装置中液相传质差、污染物去除效率低的技术问题。
本发明提供了一种一体式电催化氧化装置，包括储水器、增压泵、反应器清洗装置、管式电催化氧化反应器、压力控制器和直流电源，反应器清洗装置和压力控制器均电连接外部电源，所述储水器的输出口和反应器清洗装置的输出口均通过一单向阀与增压泵的输入口相连
所述管式电催化氧化反应器包括反应器外壳、不锈钢阴极、管式膜电极，所述反应器外壳由左部、中部和右部三部分组成，且反应器外壳整体为圆柱体，所述反应器外壳的左部底端开设有入水口，且入水口通过管道连接增压泵的输出口，所述反应器外壳右部顶端与中部顶端分别开设有回流液出水口和渗透水出水口，且回流液出水口与入水口关于反应器外壳的中心位置呈中心对称，所述回流液出水口的输出口通过压力控制器与储水器的输入口相连，所述渗透水出水口的输出口与储水器的输入口直接相连，所述反应器外壳中部的内壁四周粘贴有碳毡阴极，所述反应器外壳内壁的中心位置处设有管式膜电极，所述管式膜电极的内壁中心处水平插接有不锈钢阴极，所述反应器外壳的中部和右部之间插有不透钢片，且管式膜电极通过不透钢片电连接直流电源的正极端，不锈钢阴极电连接直流电源的负极端，所述反应器外壳外壁的底部螺接有导电螺丝，且导电螺丝与碳毡阴极紧密贴合，所述碳毡阴极通过导电螺丝电连接直流电源。
作为本发明的进一步改进，所述储水器的底部固定安装有空气曝气器，且空气曝气器电连接外部电源。
作为本发明的进一步改进，所述不锈钢片位于反应器中部与右部之间，一侧连接管式膜电极，一侧通过导线电连接直流电源的正极端。
作为本发明的进一步改进，所述管式膜电极为阳极管式膜电极，且管式膜电极的平均孔径为1—3微米，孔缝结构发达孔缝度占比为20%—40%，所述管式膜电极两端的封孔为1-2厘米。
作为本发明的进一步改进，所述不锈钢阴极为采用316型号的不磁钢棒。
作为本发明的进一步改进，所述不锈钢片连接管式膜电极的部分涂覆凡士林。
作为本发明的进一步改进，所述反应器外壳的且材质为有机玻璃，且反应器外壳的接口处通过螺丝螺接，并粘贴有密封胶垫。
作为本发明的进一步改进，所述反应器清洗装置包括清水室和乙醇室。
有益效果：本发明的通过在储水室的底部安装空气曝气器来实现搅拌和充氧的作用，使得碳毡阴极可以利用氧气在原位产生h2o2氧化剂，且本发明通过管式膜电极做阳极，利用了错流过滤流态，从而大大提到了电催化氧化阳极的利用面积，在降低了能耗的同时，提高了反应处理的效率。本发明中的增压泵会给流入的水流一定压力，使得膜电极上受到一个垂直于膜的法向力和一个平行于膜的切向力，法向力使得水分子透过于膜，切向力使得水流可以冲刷掉膜上的截留物，膜的渗透性可以恢复，并通过控制出水的压力控制器，控制两个力的大小使得管式膜电极保持一定的渗透性。同时，本发明安装的反应器清洗装置可以对设备进行清洗，延长了装置的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所提供的一体式电催化氧化装置的结构示意图示；
图2为本发明所提供一体式电催化氧化装置中管式电催化氧化反应器的结构示意图。
图中：1为储水器，2为空气曝气器，3为增压泵，4为反应器清洗装置，5为管式电催化氧化反应器，501为反应器外壳，6为螺丝，7为入水口，8为不锈钢阴极，9为碳毡阴极，10为管式膜电极，11为压力控制器，12为不锈钢片，13为回流液出水口，14为渗透水出水口，15为直流电源，16为导电螺丝。
具体实施方式
为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。为了进一步说明本发明，下面结合附图及实施例对本发明进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例：如图1所示，本发明提供了一种一体式电催化氧化装置，包括储水器1、增压泵3、反应器清洗装置4、管式电催化氧化反应器5、压力控制器11和直流电源15，反应器清洗装置4和压力控制器11均电连接外部电源，所述储水器1的输出口和反应器清洗装置4的输出口均通过一单向阀与增压泵3的输入口相连；
如图2所示，所述管式电催化氧化反应器5包括反应器外壳501、不锈钢阴极8、管式膜电极10，所述反应器外壳501由左部、中部和右部三部分组成，且反应器外壳501整体为圆柱体，所述反应器外壳501左部开设有入水口7，且入水口7通过管道连接增压泵3的输出口，水流通过增压泵3从进水口7向管式电催化氧化反应器5内部进行供水，所述反应器外壳501的右部顶端与中部顶端分别开设有回流液出水口13和渗透水出水口14，且回流液出水口13与入水口7关于反应器外壳501的中心位置呈中心对称，且渗透水出水口14内流出的水体为渗透过管式膜的水体，所述回流液出水口13的输出口通过压力控制器11与储水器1的输入口相连，水从回流液出水口13流回储水器1，所述渗透水出水口14的输出口与储水器1的输入口直接相连，水从渗透水出水口14流回储水器1，所述反应器外壳501中部的内壁四周粘贴有比表面积大10mm厚的碳毡阴极9，实现了碳毡阴极9有效面积的充分利用，且水体存在的氧气会在碳毡阴极9表面产生h2o2，所述反应器外壳501内壁的中心位置处设有管式膜电极10，所述管式膜电极10的内壁中心处水平插接有不锈钢阴极8，所述反应器外壳501的中部和右部之间插有不透钢片12，且管式膜电极10通过不透钢片12电连接直流电源15的正极端，不锈钢阴极8电连接直流电源15的负极端，所述反应器外壳501外壁的底部螺接有导电螺丝16，且导电螺丝16与碳毡阴极9紧密贴合，所述碳毡阴极9通过导电螺丝16电连接直流电源15，当增压泵3给定一定压力值时，水流在管式膜电极10表面产生两个力，一个为垂直管式膜电极10的法向力，使得水分子透过与膜，一个为平行于管式膜电极10的切向力，使得水流冲刷膜上面的截留物，同时压力控制器11控制回流液出水口13和渗透水出水口14水体的流量比例，实现对管式膜电极10更好的冲洗。
作为本发明的进一步改进，所述储水器1的底部固定安装有空气曝气器2，且空气曝气器2电连接外部电源，空气曝气器2能够向水体中鼓入空气增加水体流动，实现水体中充氧和搅拌作用。
作为本发明的进一步改进，不锈钢片位于反应器中部与右部之间，一侧连接管式膜电极，一侧通过导线电连接直流电源15的正极端。
作为本发明的进一步改进，所述管式膜电极10为阳极管式膜电极10，且管式膜电极10的平均孔径为2微米，孔缝结构发达孔缝度占比为30%，所述管式膜电极10两端的封孔为1.5厘米，管式膜电极10能够实现电催化与膜作用进行耦合，使得渗透过管式膜电极10的污水水质大大提高。
作为本发明的进一步改进，所述不锈钢阴极8为采用316型号的不磁钢棒。
作为本发明的进一步改进，所述不锈钢片连接管式膜电极的部分涂覆凡士林，避免了管式膜电极10阳极与水接触造成导电介质的腐蚀。
作为本发明的进一步改进，所述应器外壳501的材质为有机玻璃，且反应器外壳501的接口处通过螺丝6螺接，并粘贴有密封胶垫。
作为本发明的进一步改进，所述反应器清洗装置4包括清水室和乙醇室，反应结束后，反应器清洗装置4中一定量的清水和乙醇清洗反应器，可以实现装置的自清洗，延长反应器使用寿命。
工作原理：本发明工作时，首先连接外部电源，反应过程中，空气曝气器2通过对储水器1内的水体鼓入空气来增加水体流动，并进行搅拌充氧，同时增压泵3将储水器1内部的水体通过入水口7吸附进入管式电催化氧化反应器5中，使得管式膜电极10同时受到一个垂直于膜的法向力和一个平行于膜的切向力，法向力使得水分子透过于管式膜电极10，切向力使得水流可以冲刷掉管式膜电极10上的截留物，使得管式膜电极10的渗透性可以恢复，并通过控制出水的压力控制器11，控制两个力的大小，使得管式膜电极保持一定的渗透性，碳毡阴极9利用氧气在原位产生h2o2氧化剂，同时管式膜电极10做阳极，利用错流过滤流态，大大提升了电催化氧化阳极的利用面积，在降低了能耗的同时，提高了反应处理的效率。反应结束后，反应器清洗装置4中的清水室和乙醇室通过对管式电催化氧化反应器5进行反复清洗，提高了装置的清洗效率。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
1.一种一体式电催化氧化装置，其特征在于：包括储水器（1）、增压泵（3）、反应器清洗装置（4）、管式电催化氧化反应器（5）、压力控制器（11）和直流电源（15），反应器清洗装置（4）和压力控制器（11）均电连接外部电源，所述储水器（1）的输出口和反应器清洗装置（4）的输出口均通过一单向阀与增压泵（3）的输入口相连；
所述管式电催化氧化反应器（5）包括反应器外壳（501）、不锈钢阴极（8）、管式膜电极（10），所述反应器外壳（501）由左部、中部和右部三部分组成，且反应器外壳（501）整体为圆柱体，所述反应器外壳（501）的左部底端开设有入水口（7），且入水口（7）通过管道连接增压泵（3）的输出口，所述反应器外壳（501）的右部顶端与中部顶端分别开设有回流液出水口（13）和渗透水出水口（14），且回流液出水口（13）与入水口（7）关于反应器外壳（501）的中心位置呈中心对称，所述回流液出水口（13）的输出口通过压力控制器（11）与储水器（1）的输入口相连，所述渗透水出水口（14）的输出口与储水器（1）的输入口直接相连，所述反应器外壳（501）中部的内壁四周粘贴有碳毡阴极（9），所述反应器外壳（501）内壁的中心位置处设有管式膜电极（10），所述管式膜电极（10）的内壁中心处水平插接有不锈钢阴极（8），所述反应器外壳（501）的中部和右部之间插有不透钢片（12），且管式膜电极（10）通过不透钢片（12）电连接直流电源（15）的正极端，不锈钢阴极（8）电连接直流电源（15）的负极端，所述反应器外壳（501）外壁的底部螺接有导电螺丝（16），且导电螺丝（16）与碳毡阴极（9）紧密贴合，所述碳毡阴极（9）通过导电螺丝（16）电连接直流电源（15）。
2.根据权利要求1所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述储水器（1）的底部固定安装有空气曝气器（2），且空气曝气器（2）电连接外部电源。
3.根据权利要求1所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述不锈钢片（12）位于反应器中部与右部之间，一侧连接管式膜电极（10），一侧通过导线电连接直流电源（15）的正极端。
4.根据权利要求1所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述管式膜电极（10）为阳极管式膜电极（10），且管式膜电极（10）的平均孔径为1—3微米，孔缝结构发达孔缝度占比为20%—40%，所述管式膜电极（10）两端的封孔为1-2厘米。
5.根据权利要求1所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述不锈钢阴极（8）为采用316型号的不磁钢棒。
6.根据权利要求3所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述不锈钢片（12）连接管式膜电极（10）的部分涂覆凡士林。
7.根据权利要求1所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述反应器外壳（501）的材质为有机玻璃，且反应器外壳（501）的接口处通过螺丝（6）螺接，并粘贴有密封胶垫。
8.根据权利要求1所述的一种一体式电催化氧化装置，其特征在于，所述反应器清洗装置（4）包括清水室和乙醇室。
技术总结