[發明專利]一種光催化降解含酚廢水的裝置及方法

有效

• 申請號: 201310338889.X
• 申請日: 2013-08-06
• 公開（公告）號: CN103387272A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 劉有智;張世光;高璟;甄茹;張巧玲;祁貴生;焦緯洲;王建偉
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72;C02F1/58
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 江淑蘭

技術領域

本發明涉及一種光催化降解含酚廢水的裝置及方法，屬于化工廢水處理技術領域。

背景技術

光催化技術作為一種高級氧化技術，幾乎能夠使空氣和水中的有機污染物完全礦化，不產生二次污染，反應條件溫和，耗能低，在紫外光照射或暴露在太陽光下即可發生反應。

自利用光催化反應器在紫外光照射下發生光催化氧化反應降解有機化合物以來，眾多的研究者投入到此類高級化學氧化技術的研究中，但大規模工業化應用極少，最主要的問題在于光催化劑難以分離回收以及缺少合適的高效光催化反應器。近年來，研究者通過對催化劑改性及負載實現了催化劑的分離回收，通過對反應器結構的改進不斷實現反應器的高效化。已有的研究成果表明，多種結構的光催化反應體系已經被用于光降解研究，并且取得了一定的效果，如中國專利（CN?201770511U）公開了一種轉盤式光解反應器，該反應器為轉動軸串聯多個附著有光催化劑的轉盤置于含有污染物水溶液的水槽，轉盤一半面積浸沒在水中，由電動機帶動其轉動，水槽底部設多塊導流折板，反應器頂部平行安裝多根紫外燈管。該反應器解決了紫外光穿透性差的問題，增加了廢水在反應器中停留時間，但該反應器由于轉盤一半面積浸沒在水中，單片轉盤的處理能力較低，且其結構復雜，不易工業化應用。因此，如何在滿足光催化效應的前提下，克服現有技術中催化劑難以分離，光能利用率低并同時降低反應器結構復雜程度，是本領域亟待解決的問題。

發明內容

為了克服上述不足，本發明旨在提供一種光催化降解含酚廢水的裝置，包括一種方便、高效并且造價低廉的光催化反應器，該反應器考慮到液體在轉盤上停留時間短的問題，在殼體內壁上同時負載催化劑，轉盤上下方都安裝有激發光源，從而增加了光催化反應時間。本發明還提供了利用該裝置降解含酚廢水的方法，通過光催化反應降解水體中的酚類化合物，克服現有光催化技術中催化劑難以分離，光能利用率低，光催化反應器結構復雜、不易工業化應用等不足。

本發明是通過以下技術方案實現的：

????一種光催化降解含酚廢水的裝置，其特征在于：包括轉盤反應器、儲液槽，轉盤反應器和儲液槽組成一個循環體系；其中轉盤反應器包括殼體、轉盤、轉軸、激發光源、進液管與出液管，進液管置于殼體上蓋中央，出液管設置在殼體底部，殼體安裝于水平臺上，轉盤水平設置在殼體內部中央，在轉盤上方和下方分別設有激發光源，轉盤通過轉軸帶動旋轉，轉軸與電機連接，電機的控制端連接變頻器；儲液槽通過泵與轉盤反應器的進液管連接，液體輸送管路上安裝液體流量計，轉盤反應器的出液管與儲液槽上方入口連接。

進一步地，所述進液管下端與轉盤中心的距離為2mm~30mm。

更進一步地，所述激發光源為紫外燈，包括四組，轉盤上方設有兩組紫外燈，轉盤下方設有兩組紫外燈。所述紫外燈的波長為365nm、313nm、254nm、185nm的一種。紫外燈的波長，可根據待降解含酚廢水的需要進行選擇。

????本發明還提供了一種光催化降解含酚廢水的方法，其特征在于：包括如下步驟：

???（1）制備負載型光催化劑???

本發明所述轉盤以及殼體內壁上負載有納米二氧化鈦，所述的納米二氧化鈦粒徑為10~30nm，催化劑的負載方法為粘結劑法；具體操作步驟為：

將納米二氧化鈦加入含有粘結劑的有機溶劑中，采用超聲波震蕩使二氧化鈦分散均勻，震蕩時間為5~40min，將制得的混合液通過浸漬或涂抹負載到轉盤和殼體內壁上，負載均勻后，保持溫度在50~150℃干燥，自然冷卻后得到負載型光催化劑薄膜；

????在負載光催化劑步驟中采用催化劑載體，首先將制得的混合液通過浸漬或涂抹負載到催化劑載體上，然后將催化劑載體置于轉盤上，所述的催化劑載體的基質為無機陶瓷、不銹鋼、硅膠片、硅酸鹽玻璃、硼硅酸鹽玻璃中的一種。

???（2）光催化降解有機廢水