[實用新型]光催化與電催化協同處理有機廢水的裝置

無效

• 申請號: 200720069237.0
• 申請日: 2007-04-24
• 公開（公告）號: CN201043148Y
• 公開（公告）日: 2008-04-02
• 發明（設計）人: 冷健雄;耿書良;蔡乃才
• 申請（專利權）人: 上海怡杉環保科技有限公司
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46
• 代理公司: 上海東亞專利商標代理有限公司
• 代理人: 董梅

技術領域

本實用新型涉及光催化與電催化協同處理有機廢水的裝置，屬于電化學技術領域。

背景技術

現代工業的飛速發展，使廢水排放量日益增加，也使廢水中有機污染的種類越來越多。在成分繁雜的有機物中，大部分都是很難被微生物降解的物質，無法采用常規的生物技術進行污水處理。若采用吸附法或膜過濾法，則容易造成有機物的二次污染。雖然近年來，以TiO₂半導體作光催化劑的光催化技術被證明能使污水中絕大多數有機物轉化為容易生化處理的物質，甚至被徹底礦物化——變成CO₂和H₂O等簡單的無機分子，但是存在著有機物降解速率較低的問題，仍有待進一步解決。

為了提高污水中有機物轉化為可生化處理的物質，或轉化為礦物性物質(CO₂和H₂O等簡單的無機物)的反應速度，本實用新型提出了一種新的技術方案。

發明內容

本實用新型目的在于提供一種光催化與電催化協同處理有機廢水的裝置，從而提高污水中有機物轉化為可生化處理的物質，或轉化為礦物性物質的反應速度。

本實用新型目的通過下述方案實現：一種光催化與電催化協同處理有機廢水的裝置，污水從裝置底部進水口流入，從頂部出水口流出，包括紫外光源、直流電源和電極，電源正輸出端接入正電極，負輸出端接入負電極，所述的電極有正極性電催化三維電極、負極性電催化三維電極、正極性三維光催化電極，其中，所述的三維電極和紫外光源呈水平取向，與由下而上污水的流動方向相垂直；所述的正極性電催化三維電極位于負極性電催化三維電極的下方，為了防止電流短路，正極性三維電催化電極與負極性三維電催化電極之間設有多孔絕緣隔板；正極性三維光催化電極分別位于負極性三維電催化電極之上，且在負極性三維電催化電極與正極性三維光催化電極之間也設有多孔絕緣隔板。

在上述方案基礎上，設有上、下二個正極性三維光催化電極，紫外光源處于上、下正極性三維光催化電極之間。即：兩個正極性三維光催化電極分別位于負極性三維電催化電極和紫外光源之上。

正極性三維電催化電極與負極性三維電催化電極之間、負極性三維電催化電極與正極性三維光催化電極之間均有多孔的絕緣隔板。

其中，正極性三維電催化電極和二個正極性三維光催化電極接入直流電源的正輸出端，負極性三維電催化電極接入直流電源的負輸出端。給三維電催化電極提供工作電流，給三維光催化電極提供正向偏壓。

另外，所述的紫外光源與上、下正極性三維光催化電極保持距離，以形成不少于3cm厚度的液相區。

所述的紫外光源為低壓汞燈或高壓汞燈。

所述的低壓汞燈或高壓汞燈采用多燈管，用石英管作為燈管的外套。

所述的正極性三維電極是由主電極和粒子材料構成，其中，主電極是表面被鍍覆析氧過電位高的金屬氧化物催化劑的多孔鈦板，粒子材料是硅酸鋁小珠或硅膠、r-Al₂O₃顆粒中的一種作為基體，表面修飾導電的金屬氧化物。

所述的負極性三維電催化電極由主電極和粒子材料構成，其中，主電極是表面鍍Pb的銅網或不銹鋼網；粒子材料是經防水活化處理的炭粒床。

負極性三維電催化電極的主電極可設置在炭粒床居中的位置。以利于還原反應完全。

所述的正極性三維光催化電極由主電極和粒子材料構成，其中，主電極是表面修飾了InO₂-Ta₂O₅/SnO₂(Sb)導電氧化膜和SnO₂/TiO₂光催化膜的鈦網；粒子材料是石英玻珠、顆粒活性炭或硅膠作基體，表面修飾納米TiO₂半導體。

本實用新型的工作原理是：進入工作狀態時，自下而上形成反應特征不同的4個區域：

1、正極性三維電催化電極是一個電催化氧化反應區。在這個區域中進行著3種氧化反應：

a.有機分子在電極表面直接被電化學氧化：

RH→氧化產物+ne????①

b.水分子在催化劑(MO_X)表面被電化學氧化產生·OH自由基和氧氣(O₂)的反應：

MO_X+H₂O→MO_X[·OH]+H⁺+e????②