三維電解反應(yīng)器設(shè)備是一個(gè)長方形的單室三維電極電化學(xué)反應(yīng)器. 它主要由兩個(gè)平板電極(陽極和陰極) ，粒子電極，壓縮空氣和槽體組成. 起饋電極作用的平板陽極為ＤＳＡ電極，陰極為不銹鋼電極。粒子電極為一種高效、無毒和廉價(jià)的顆粒狀材料，它們作為工作電極被填充在兩個(gè)平板電極間形成三維電級. 糟體由PVC 材料焊接而成. 壓縮空氣通過反應(yīng)器底部的多孔板向該反應(yīng)器。

三維電解設(shè)備的反應(yīng)機(jī)理

在三維電解設(shè)備中，羥基自由基是按照以下電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理產(chǎn)生的：

O2 + 2H+ + 2e vH2O2 (1)

H2O2 + Fe2 + vHO+ HO - + Fe3 + (2)

Fe3 + + e vFe2 + (3)

首先，氧在陰極上通過兩電子還原產(chǎn)生過氧化氫，生成的過氧化氫迅速與溶液中存在的Fe2 + 反應(yīng)產(chǎn)生OH 和Fe3 + . 由于Fe3 + 的還原電位較O2 的初始還原電位正，因此Fe3 + 可在陰極上于O2 的還原過程中還原再生為Fe2 + . 以上反應(yīng)所需的氧由通過反應(yīng)器的壓縮空氣提供.

實(shí)驗(yàn)表明，分子氧在電氧化過程中起了很大作用，一方面通過捕獲電子產(chǎn)生過氧化氫，另一方面，增加了OH 自由基和其它反應(yīng)物的傳質(zhì)效應(yīng). 由于OH 自由基的壽命很短，難以直接檢測其ESR 信號，故本文采用自旋捕獲技術(shù)進(jìn)行測定. 所使用的OH 自由基捕獲劑為DMPO,它能與OH 自由基作用生成壽命較長的氮氧自由基加合物.吻合，證明了本實(shí)驗(yàn)所用的三維電極反應(yīng)器確實(shí)能夠電致OH 自由基.

因在酸性條件下，O2 更容易還原產(chǎn)生H2O2 ，加上Fe2 + 的存在，H2O2 轉(zhuǎn)化為OH 自由基的速率加快，去除隨之提高，亦即在酸性條件下效果更佳.處理時(shí)間對去除率的影響表現(xiàn)為隨著處理時(shí)間的延長，去除率逐漸提高，在60 min 內(nèi)，去除率達(dá)到90 %以上.

三維電解設(shè)備實(shí)驗(yàn)結(jié)論

1)、 似電化學(xué)反應(yīng)器是在兩個(gè)平板之間充填一種高效，無毒而廉價(jià)的顆粒狀材料，其有機(jī)物的去除機(jī)理主要是基于生成的過氧化氫和羥基自由基的氧化作用.

2)、由電化學(xué)過程產(chǎn)生的OH 自由基能無選擇性地直接將廢水中的有機(jī)污染物降解為二氧化碳、水和簡單的有機(jī)物，處理過程不產(chǎn)生或基本不產(chǎn)生二次污染.

三維電解反應(yīng)器設(shè)備技術(shù)已成功地應(yīng)用在水處理中，普茵沃潤環(huán)保對城市生活污水、印染、皮革、制藥等實(shí)際工業(yè)廢水進(jìn)行了處理實(shí)驗(yàn)，均取得滿意結(jié)果. 與平板電極相比，三維電極增加了單位槽體積的電極表面積，電極極距無規(guī)則動態(tài)變化，能以較低電流密度提供較大的瞬間電流強(qiáng)度。產(chǎn)生氧化性很強(qiáng)復(fù)合氧自由基OH、[O]、Ｏ３、H2O2從同時(shí)利用高濃度廢水中含高鹽的特點(diǎn)電解生成次氯酸鹽等氧化物質(zhì)NaCl＋H2O NaClO＋H2↑；對水中有機(jī)物間接氧化而提高了廢水的電解效率和處理量.