[實用新型]一種基于玻璃纖維負載鉍酸鈉的可見光催化降解反應器

有效

• 申請號: 201320426632.5
• 申請日: 2013-07-17
• 公開（公告）號: CN203360046U
• 公開（公告）日: 2013-12-25
• 發明（設計）人: 喻愷;羅啟仕;李青青;李炳智;孟梁;李忠元
• 申請（專利權）人: 上海市環境科學研究院
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30
• 代理公司: 上海精晟知識產權代理有限公司 31253
• 代理人: 肖愛華

技術領域:

本實用新型屬于有機廢水處理技術領域，具體涉及一種基于玻璃纖維負載鉍酸鈉的可見光催化降解反應器基。

背景技術：

1972年日本東京大學的Fujishim和Honda將電和光一起同時引入到催化反應體系中，在金紅石型TiO₂單晶電極上發現了水的光電催化分解作用，這一發現掀起了半導體光催化的研究熱潮，開創了半導體多相光催化研究的新紀元[Fujishim,K.Honda.Electrochemical?photocatalysis?of?water?at?asemiconductor?electroe[J].Nature.1972,238:37-38.]。1976年，Carye[Carey?J.H,Lawrence?H?M.Tosine.Photodechlorination?of?PCBs?in?the?presence?of?titanium?dioxide?in?aqueous?so1utions[J].Enviorn?Contam?Toxicol.,l976,16:697.]等首次將TiO₂應用于多氯聯苯的降解研究，從而解開了半導體光催化應用于水中污染物的處理和空氣凈化的研究序幕。1977年，Frank和Bard首次證明了TiO₂可以降解水中氰化物，并提出了將光催化技術應用于環境治理的建議。近年來，半導體光催化劑應用于環境污染治理已成為了世界的一個焦點。由于它具有較高的光化學轉換率和穩定性以及對各類有機污染物能進行全譜深度氧化的高包容性，特別是它可以直接利用太陽能進行光化學轉換的突出的獨特優勢，一開始就深深的受到了科學家的廣泛關注和高度重視。二氧化鈦光催化技術已成為一種新興的環境污染治理技術，其實用性的研究與開發日益受到了人們的普遍重視。但是，就目前而言以TiO₂為基礎的光催化技術還存在著幾個亟待解決的關鍵性問題，因此嚴重制約了其產業化發展。這些問題概括起來主要有以下兩點：(l)禁帶寬度約為3.2eV，只能吸收利用波長小于387納米的紫外光，太陽能的利用率非常低；(2)催化劑的回收循環利用困難，并且難以找到既能有效的固定TiO₂粉體同時又能不降低它的催化活性的負載技術。

在研究光催化的前期人們就開始關注太陽能轉化光催化了，主要是研究開發利用及存儲太陽能，這一過程主要是通過利用太陽能對水進行光解制氫來實現的，優點就是在于能夠利用新能源氫能源來取代石化燃料，來緩解日益緊張的能源危機。但是，目前多以只占太陽能能量4%的紫外光作為激發光源，太陽能的利用率較低，所以如何利用可見光作為半導體光催化的激發光源，直接利用太陽能，成為目前研究的熱點。鈣鈦礦型金屬氧化物因為穩定的晶體結構、獨特的電磁性能以及較高的氧化還原、氫解、異構化、電催化等活性而廣泛應用于環境保護和工業催化等領域。其中，鉍酸鈉是一種性能優異，用途廣泛的新型材料，研究發現其擁有較高的可見光催化活性，在利用可見光綠色治理環境污染中展露了廣闊的應用前景(Kako?T，Zou?Z?G，Katagiri?M，et?al.Decomposition?of?organic?compounds?over?NaBiO₃under?visible?light?irradiation[J].Chemistry?of?Materials,2007,19(2):198-202)。

但是，由于功能粉體的顆粒尺寸小，不易于回收，限制了其工業化應用，尋求可見光穿透性好、表面物化鍵合牢固、對光催化劑降解性能無不良影響，比表面積大、對水中有機污染物吸附能力強、易于固液分離、化學性能穩定的高效載體材料以及固定化技術，以改善功能材料在污水處理過程中存在的難以分離回收的難題，降低污水處理過程中的成本費用，是可見光催化氧化降解有機廢水應用的另一關鍵。

現有的基于鉍酸鈉的可見光催化降解反應器一般是一透明玻璃容器，容器外面（頂置或側置）施加可見光燈，容器內投加鉍酸鈉粉末。由于鉍酸鈉粉末顆粒尺寸小，在污水處理過程中難以分離回收，因此這種反應器使用效果并不好。

實用新型內容：

本實用新型要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種新型的填充有鉍酸鈉/環氧樹脂/玻璃纖維復合材料的基于玻璃纖維負載鉍酸鈉的可見光催化降解反應器。