[發明專利]外壁負載納米材料紫外燈的催化氧化水處理方法

無效

• 申請號: 201210240740.3
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102765779A
• 公開（公告）日: 2012-11-07
• 發明（設計）人: 張雁秋;伏廣龍;何士龍;張傳義;李若谷;孟娜
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術領域

本發明涉及一種外壁負載納米材料紫外燈的催化氧化水處理方法，尤其適用于處理含有難降解有機物的污水。

背景技術

對于含有難降解有機物如鹵代烴、多環芳烴、多氯聯苯等污水，傳統的生物技術和物理化學技術在經濟、技術上都存在很大的困難。鑒于此，研究開發能耗較少投資較低的難降解有機污水處理技術一直是水污染控制工程領域的熱點。

近年來，利用光催化氧化技術處理含難降解有機廢水的研究受到了國內外學者的關注。其利用紫外光作為光源，利用二氧化鈦、氧化鋅、三氧化鎢、二氧化錫以及三氧化二鐵等具有光催化性能的半導體材料作為催化劑。催化劑在吸收一定的光子能量后，產生電子和空穴對，與吸附在材料表面的水和氧氣作用，產生活性強的自由基（如羥基自由基等），可破壞有機物中的C-H鍵、C-C鍵、C-N鍵等，將大分子有機物分解為可生化的小分子物質，甚至直接礦化為二氧化碳和水，且不產生二次污染。

目前，用于有機廢水廢水的光催化反應器主要有兩種，一種是將紫外光源置于廢水中，一種是將紫外光源置于廢水上方，兩種反應器中催化劑都是懸浮在水中，均存在著光效率利用不高，催化劑能以回收分離的缺點。

發明內容

本發明的目的是克服已有技術中的不足之處，提供一種方法簡單、能耗小，運行成本低的外壁負載納米材料紫外燈的催化氧化水處理方法。

本發明的外壁負載納米材料紫外燈的催化氧化水處理方法：

a．選用二氧化硅含量達90%以上的石英光學玻璃制成的紫外燈，在紫外燈管外壁上負載能激發半導體的納米材料，制成負載納米材料紫外燈；

b．將多個負載納米材料紫外燈均勻布置在充滿污水的污水池)中，在污水池底部布置與進水管(2)相連的多排進水管，每排進水管上設有多個向污水池中均勻通入污水的進水口；?

c．通電使負載納米材料紫外燈發光，紫外光穿過燈管激發紫外燈外壁上負載的納米材料，使納米材料晶體表面出現光生電子和光生空穴對污水池中的污水進行處理；

d,從污水池底部的多個進水口向污水池中均勻通入污水，使污水池上部經過處理的污水從上部溢流槽中排出。

所述負載納米材料的三維尺度中的最大尺度小于100納米；所述的多個負載納米材料紫外燈之間的距離保持在100-500毫米范圍內；所述的多個負載納米材料紫外燈?距離污水池?的池壁或池底的距離大于100毫米。

有益效果：本發明將外壁負載納米材料的紫外燈置于污水中，通過電流致使紫外燈發光，所發出的紫外光穿過燈管后直接激發紫外燈外壁負載的納米材料，致使納米材料晶體表面出現光生電子和光生空穴，從而進行污水處理；大大地縮短了紫外光與納米材料的距離，大幅度的降低了污水對紫外光的吸收，提高了污水處理中能耗的利用，在實現對污水中污染物有效降解的同時，提高了水處理的效率，且具有節省電能能耗的顯著優點。適用于有機廢水處理，也適用于污水消毒，尤其適用于難降解污水的處理。其方法簡單、能耗小，運行成本低。

附圖說明

圖1是本發明的催化氧化水處理方法示意圖。

圖中：1-污水池，1-進水，3-外壁負載納米材料的紫外燈，4-溢流槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的實施例作進一步的描述：

本發明的外壁負載納米材料紫外燈的催化氧化水處理方法，選用二氧化硅含量達90%以上的石英光學玻璃制成的紫外燈，即紫外燈燈壁采用石英光學玻璃制成，且石英光學玻璃的二氧化硅含量達90%以上；在紫外燈管外壁上負載能激發半導體的納米材料，制成負載納米材料紫外燈3，所述負載納米材料的三維尺度中的最大尺度小于100納米。將多個負載納米材料紫外燈3均勻布置在充滿污水的污水池1中，多個負載納米材料紫外燈3之間的距離保持在100-500毫米范圍內，多個負載納米材料紫外燈3?距離污水池1?的池壁或池底的距離大于100毫米。在污水池1底部布置與進水管2相連的多排進水管，每排進水管上設有多個向污水池中均勻通入污水的進水口；通電使負載納米材料紫外燈3發光，紫外光穿過燈管激發紫外燈外壁上負載的納米材料，使納米材料晶體表面出現光生電子和光生空穴對污水池1中的污水進行處理；從污水池1底部的多個進水口向污水池中均勻通入污水，使污水池上部經過處理的污水從上部溢流槽4中排出。

工作原理及過程：將能激發半導體的納米材料的光催化劑有鈦、錫、錳等金屬氧化物的一種或多種的組合，在進行污水處理前，首先將光催化劑制為納米級顆粒，顆粒的三維尺度中的最大尺度小于100納米；然后將其均勻涂布在紫外燈燈壁上。待催化劑顆粒穩定固著在紫外燈燈壁上后，將紫外燈管直接置于污水反應系統中并固定，并保持該紫外燈在各方向上與池體的池壁或池底距離大于100毫米，將多個負載納米材料紫外燈3均勻布置在池內，各燈管間距保持在100-500毫米范圍內；接通電源后，可進行廢水處理。負載納米材料紫外燈3布置的具體距離與具體數量根據污水池1的大小、所處理污水的水質確定。