[發(fā)明專利]一種多孔鈦膜光電催化廢水反應(yīng)裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310091262.9
• 申請(qǐng)日: 2013-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103159299A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周幸福;李海鋒;魏昀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C02F1/461
• 分類號(hào): C02F1/461;C02F1/30
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明使用不同孔徑的多孔鈦膜管，先經(jīng)過(guò)表面刻蝕，然后使用熱分解法在多孔鈦膜管上負(fù)載不同的電極活性氧化物，得到不同性能的多孔鈦膜管電極，最后使用溶膠凝膠法或PECVD法在鈦膜管電極的外表面負(fù)載一層TiO₂，燒結(jié)，使TiO₂層與鈦膜管電極的結(jié)合力更好。

背景技術(shù)

金屬膜由于其機(jī)械強(qiáng)度高、膜通量高、熱傳導(dǎo)性能好，容易密封成構(gòu)件，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在很多低壓過(guò)濾設(shè)備中已得到了應(yīng)用。電化學(xué)氧化法用電子作為反應(yīng)物，只需添加少量或不添加化學(xué)試劑，在常溫常壓下就可以運(yùn)行，能量利用效率高，是一種清潔、安全、有效地污水處理方法。鈦膜具有多孔道，大的比表面積，將具有電催化活性的金屬氧化物負(fù)載在多孔鈦膜上制成的電極，可以減少設(shè)備體積、節(jié)約空間。同時(shí)在制成多孔鈦膜電極的外表面負(fù)載一層TiO₂，由于TiO₂具有光催化作用，可以分解沉積在多孔鈦膜表面的油污等污染物，減少多孔鈦膜的堵塞，增加使用壽命，減少過(guò)濾操作成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡(jiǎn)單，操作方便、性能穩(wěn)定的多孔鈦膜管廢水處理裝置。本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方法實(shí)現(xiàn)的：將經(jīng)過(guò)草酸刻蝕處理的多孔鈦膜管多次浸漬在有活性物質(zhì)的溶膠-凝膠溶液中，多次提拉和多次加熱氧化分解，在多孔鈦膜表面沉積一層具有電催化功能的活性氧化物涂層，接著可以使用PECVD法或刷涂TiO₂溶膠-凝膠等方法，在多孔鈦膜管的外表面負(fù)載一層TiO₂，最后得到具有光電催化功能的多孔鈦膜管電極。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，多孔鈦膜電極反應(yīng)裝置包括：

1.一個(gè)流量可控的循環(huán)水泵；

2.一端帶有半球形封頭的不銹鋼管，另一端帶有法蘭或者是下端密封并且?guī)в羞M(jìn)水口的透明玻璃管，陰極用鈦絲；

3.蓄水槽一個(gè)；

4.可調(diào)電源。

具體步驟如下：

(1)金屬鈦膜管的刻蝕處理：金屬多孔鈦膜管分別用洗潔精、乙醇、去離子水超聲洗滌除去表面油污，然后用濃度為5～20wt％的草酸在40～150℃下恒溫刻蝕60～180min，用去離子水沖洗干凈，烘干備用；

(2)浸漬提拉：首先配制含有Sn、Sb和Ce的溶膠-凝膠溶液(其摩爾比為100∶X∶Y)或者配制含有Sn、Ru、Sb的溶膠-凝膠溶液(其摩爾比為100∶X∶Y)，然后將刻蝕處理過(guò)的多孔鈦膜管浸泡在溶液中5min，慢慢提拉出來(lái)后在紅外烘箱中烘干，重復(fù)3次，然后在馬弗爐中在350～500℃下燒結(jié)。接著再進(jìn)行浸漬提拉、烘干、燒結(jié)，重復(fù)若干次，最后得到電極。最后一次浸漬提拉、烘干后，多孔鈦膜電極在馬弗爐中500℃下燒結(jié)120min；

(3)在多孔鈦膜電極上負(fù)載TiO₂(可以分為3種方法)：

PECVD法：用四異丙基鈦酸酯TIPT(Ti[OCH(CH₃)₂]₄)作為沉積TiO₂層的原始材料，O₂作為載氣和反應(yīng)氣，TiO₂薄膜樣品制備是在PECVD反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行的，在多孔鈦膜管外表面沉積TiO₂層，沉積過(guò)程結(jié)束后，在馬弗爐中500℃燒結(jié)60min；

刷涂溶膠-凝膠法：采用鈦酸四丁酯(或者是異丙醇鈦，或者是四氯化鈦)等為鈦源，用乙醇(或者是異丙醇，或者是正丁醇)等為溶劑，加入適量的HNO₃制得均勻透明的溶膠，然后用刷子將溶膠-凝膠刷涂到多孔鈦膜管電極外表面，刷涂一層，烘干一次，如是重復(fù)三次后，在馬弗爐中500℃燒結(jié)30min，再涂刷，烘干若干次，最后一次在馬弗爐中500℃燒結(jié)60min。

附圖說(shuō)明

圖1是制作的多孔鈦膜管反應(yīng)器示意圖：

(1)廢水進(jìn)口；(2)電解后的廢水出口；(3)陽(yáng)極接線；(4)法蘭密封；(5)陰極接線；(6)載有活性氧化物的多孔鈦莫；(7)帶有封頭的不銹鋼陰極

圖2是制作的電化學(xué)降解廢水反應(yīng)裝置示意圖：

(1)水槽；(2)循環(huán)水泵；(3)反應(yīng)器；(4)可調(diào)電源

圖3是制作的光電催化降解廢水反應(yīng)裝置示意圖：

(1)水槽；(2)可調(diào)電源；(3)循環(huán)水泵；(4)轉(zhuǎn)子流量計(jì)；(5)光電鈦膜管反應(yīng)器