里兹线对填充式电化学反应器性能的影响

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摘要：本文基于电磁感应原理研制了一种新型填充式电化学反应器。为了提高该填充式电化学反应器的性能，我们优化了反应条件，改进了电化学反应器的条件，使得苯酚降解效率提高。在频率为13.3 KHz，pH=5，电解质Na2SO4为0.025 mol/L，线圈规格为0.1×40的条件下，苯酚的降解率可达到60.83%。51009

毕业论文关键词：电化学、里兹线、苯酚、填充式电化学反应器

Litz-wire Effecting On The Filling Type Electrochemical Reactor

Abstract: In this paper, we manufactured a new type of electrochemical reactor ，which was based on the principle of electromagnetic induction. In order to improve the filling electrochemical reactor performance, We optimized the reaction conditions and improved the electrochemical reactor conditions so that to make the phenol degradation efficiency improved. the optimal degradation conditions: frequency of 13.3 kHz, pH = 10, the electrolyte of Na2SO4 is 0.025 mol / L, the coil size is 0.1 × 40 ,the degradation rate is 60.83%.

Key words: electrochemical, litz-wire, phenol, filling type electrochemical reactor

1、前言

水是我们生活中最重要的组成部分，我们的生活都离不开它[1]。但是近年来，随着经济的发展以及社会的进步，水污染现象也特别的严重，这给我们的生活带来了诸多的不便如疾病，资源短缺等[2]。所以治理水污染是我们如今必须面临的问题。

目前，用于水污染处理方法主要有物理方法、生物方法和化学方法等。与用物理方法、生物方法降解污水相比，化学方法降解污水具有高氧化效率、反应速度快、操作简单和对环境污染少的特点[3]。而化学方法中常用的处理技术是电化学法。

电化学方法处理污水的实质是在阳极和阴极发生氧化还原反应，电化学法可分为直接氧化和间接氧化[4]。直接氧化就是直接在阳极失电子，而间接氧化是通过生成的中间产物来氧化其中的污染物的[5]。

在过去的二十多年里，电化学方法在污水处理方面已经取得了很大的进步，尤其是在生物降解物质的减排方面因为其高效率性、环境友好性和多功能性。尽管有这些优势，但是仍然有一些缺点限制了它们在工业上的应用，如电极材料的寿命短和低电流效率[7]。此外,一些内在的缺陷如传质阻力，小时空产率, 低体积比和温度升高不能很好地用解决电化学反应器尤其是在废水的电导率低的时候。

三维电极的研究在限制二维电极应用的缺陷方面提供了很好的解决方案[8]。与二维电极相比，粒状活化碳和金属粒子的添加可能增加它的导电性与质量传递或污染物的吸附[9]。再者，这些颗粒的大的比表面积比起二维电极在污染物吸附和催化反应方面能够提供更多的反应部位,从而产生较高的去除效率[10]。

虽然三维电化学过程近年来因为其独特的性质和优点已经引起广泛关注，例如三维电化学过程的高电流效率和高空间-时间收益率，发展与应用仍然比传统的二维电化学过程慢得多。这过程已被有效地应用于治疗许多有机和无机废水以及吸附剂的种类再生[11]。然而，三维电极系统是每一个环节都是紧密相连比二维电极系统更复杂的应用。小的变化都可能会引起不同的去除效率，例如电极位置，曝气方式和电解质浓度[12-13]。此外，粒子电极可能会因为连续运行积累的表面颗粒污染物失去其吸附容量和催化活性。仍然有许多从根本机制上对的反应器改进的研究需要进行加强[14-15]。

为了提高废水的降解效率，已有学者对电化学电极材料和运行参数做了大量的研究，而我们实验室基于电磁感应原理研制了一种新型的填充式电化学反应器。该填充式电化学反应器是以钛基二氧化铅电极为阳极，碳纤维管为阴极。采用上述基于电磁感应原理的无线供电微型电解池填充式电催化氧化反应器处理废水时，首先将组装好的众多微型电解池紧密填充在槽体内，将待处理废水装入槽体中，水面要高于循环水出口；启动空气泵，空气鼓包起到加速传质过程和提供电化学反应所需氧气的作用；开启循环水泵，使待处理水能被循环处理；启动高频电源，高频交变电流通过绕在槽体外壁的电磁螺线管在槽体内产生高频交变磁场，通过电磁感应方式为每个微型电解池降解有机污染物无线提供电能，有机污染物被电催化降解，同时废水也受到高频交变磁场作用，阻止污垢沉积在电极上。