[發明專利]納米催化劑精細截留的微波耦合光催化廢水降解反應器

在審

• 申請號: 201310100974.2
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103159354A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 李榕生;王冬杰;任元龍;葛從辛;孫杰;干寧;周漢坤;孔祖萍
• 申請（專利權）人: 寧波大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種納米催化劑精細截留的微波耦合光催化廢水降解反應器，屬于C02F廢水處理技術領域。

背景技術

微波光催化降解處理技術，作為一種有效的針對含有機污染物工業廢水的無害化處理技術，近年來頗受關注。

關于微波光催化降解技術，作為一例，可以參見公開號為CN102260003A的中國專利申請案。

該公開號為CN102260003A的中國專利申請案，是以微波作為激發源，激發無極紫外燈發射紫外線，于液體內部照射摻有光催化劑二氧化鈦的懸濁液，該無極紫外燈被石英管所籠罩保護著，有空氣泵向該石英管內腔持續注入空氣，由石英腔溢出的空氣經由管道與位于反應器底部的微孔曝氣頭聯通，該反應器內部的下方區域為曝氣區，該反應器內部的上方區域是微波光催化反應區，該方案還以反應器內置的膜分離組件，來提析凈化后的水，并以該膜分離組件實現光催化劑二氧化鈦微粒的截留再用；該方案還在無極紫外光源與膜分離組件之間架設隔板，用于防止紫外線對有機質的膜分離組件的輻射損傷；通入反應器內部的空氣，部分直接參與依托光催化劑二氧化鈦的光催化降解反應，還有一部分空氣，在紫外光的直接照射下，生成一定量的臭氧，該生成的臭氧當然也發揮著針對有機污染物的直接的氧化降解作用。

該公開號為CN102260003A的中國專利申請案毫無疑問為微波光催化廢水降解技術的進步起到了不可忽視的推動作用，其研發人員在該領域所展開的工作令人敬佩。

基于由衷的敬佩之意，以及，共同的努力方向，我們下面要談的是問題。

問題之一：

該公開號為CN102260003A的中國專利申請案，其用于攔截催化劑二氧化鈦微粒的膜分離組件是安置于反應器內腔，浸沒在處理對象液體之中，并且依靠升騰的含臭氧氣泡來沖刷膜分離組件，藉此除去其表面所吸附、滯留的催化劑微粒，達成催化劑微粒的回收、再利用目的，同時，膜分離組件也是依靠這個方式自潔并保持其分離能力，那么，基于該結構，只能選用商業用簾式中空纖維膜組件或平板膜組件，并且，該膜分離組件是需要浸泡在有臭氧氣泡升騰的強氧化性的周遭環境中，因此，對膜分離組件的氧化耐受力必然有要求，普通材質的有機膜分離組件不能耐受這樣的使用環境，故只能選用PVDF材質的膜分離組件，這一點已在該案公開文本第0009段文字以及權項3中清楚地表明；該種需要特殊的氧化耐受力的濾膜其材質成本較高，其市售價格當然也高于無氧化耐受力要求的普通有機微濾膜組件；換句話說，該案的結構方式，導致膜分離組件的材質被局限于較昂貴的PVDF材質。再有，裝置內可能的紫外光泄露，可能觸及有機膜組件，這也要求裝置內的有機膜組件材質能夠抵抗紫外光輻照，從這一點看，基于該裝置的結構方案，有機膜分離組件的材質也只能被局限在較昂貴的PVDF材質。

有機膜組件相較于陶制過濾組件，有其顯而易見的優勢；關于這一點，對于過濾技術專業的人士來說，是公知的，在這里不展開贅述。

那么，在使用有機材質膜組件的前提之下，能否撇開這種PVDF濾膜材質局限呢？這是一個需要解決的問題，此為問題之一。

問題之二：

鑒于所述升騰氣泡的沖刷力、清潔能力比較弱，因此，與該清潔方式配合使用的膜分離組件其孔徑只能選用比較大的微濾級別的濾孔孔徑，該微濾級別的濾孔孔徑為0.1-0.2微米，關于這一點，同樣在該案公開文本第0009段文字以及權項3中有清楚的限定，該種濾孔孔徑限定，從該案這樣的膜分離組件的選型、內置且浸泡使用方式、升騰氣泡自潔方法來看，是必然的，只能限定其濾孔孔徑在微濾級別。換句話說，這種以升騰氣泡沖刷的方式其沖刷力、清潔力太弱，以至于根本無法應對更小孔徑的濾膜，所以說，在該案裝置中，濾膜孔徑限定在0.1微米-0.2微米之間，是沒有商量余地的必然選擇。

所謂0.1-0.2微米的濾孔孔徑，如果換一個計量單位，對應的就是100-200納米的濾孔孔徑；那是什么概念呢？以其下限的100納米濾孔孔徑來說，它所能攔截的催化劑微粒其尺寸必須是在100納米以上，而小于100納米的催化劑微粒是無法被攔截的；換句話說，小于100納米的催化劑微粒將直接穿透、通過膜組件的濾孔，混入降解反應器所輸出的所謂的凈水之中。

現在需要來談談紫外光催化降解反應所涉光催化劑的粒徑以及光催化劑劑型選擇。