[發明專利]一種光電催化反應裝置及處理有機污染廢水的方法

有效

• 申請號: 201410284266.3
• 申請日: 2014-06-23
• 公開（公告）號: CN104069786A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 陳小泉;吳世斌
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J19/08
• 分類號: B01J19/08;B01J19/12;C02F1/30
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 宮愛鵬

技術領域

本發明涉及有機污染廢水處理技術領域，具體涉及一種光電催化反應裝置及處理有機污染廢水的方法。

背景技術

光催化氧化處理有機污染廢水具有反應條件溫和、氧化能力強、無二次污染且適用范圍廣等特點，是一種非常有發展前景的廢水處理技術。但是由于光催化反應時光生電子和空穴極易復合，導致光催化效率低，一直制約著光催化技術實現工業化應用，光電催化技術借助外加電場的作用有效地延緩了光生電子和空穴復合的時間，提高了光催化效率。然而在現有的光電催化研究中，TiO₂光電陽極主要是通過TiO₂負載焙燒和Ti板原位氧化制備的，這兩種方法的實質是將光催化劑固定化，因此光催化劑的比表面積會大大減小，光催化效率降低，同時還存在光催化劑脫落的問題。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點和不足，本發明提供了一種光電催化反應裝置及處理有機污染廢水的方法。

本發明的目的通過下述方案來實現：

一種光電催化反應裝置，包括磁力攪拌器，置于磁力攪拌器上的反應器皿，及置于反應器皿內的光電陽極和對電極，所述光電陽極和對電極均為多孔狀金屬基材料，光電陽極和對電極分別連接電源的正、負極，反應器皿內設有光源。

所述多孔狀金屬基材料為海綿鎳網、鋁蜂窩網或者不銹鋼網。

所述光電陽極是海綿鎳網，海綿鎳網以曲面形狀靠近反應器皿內壁；所述光電陽極是兩塊鋁蜂窩網，兩塊鋁蜂窩網用導電材料固定在光源的兩側。

所述電源為穩壓直流電源，所述光源為紫外燈、日光燈或者LED燈。

所述反應器皿內還設有曝氣頭，該曝氣頭連接一增氧泵。

一種處理有機污染廢水的方法，包括以下步驟：

(1)將有機污染廢水加入到上述反應器皿中，調節pH值為1-5，然后加入質量分數為0.01％-0.1％的納米TiO₂以及0.5-1.0g/L的電解質并混合均勻，保持攪拌，吸附10-30min后，接通電源接入偏電壓，用光源照射1-5h，光照過程中保持向反應器皿中供氧；

(2)將步驟(1)處理后的廢水離心分離即可。

步驟(1)中所述有機污染廢水還經如下預處理：將有機污染廢水pH值調節至2-5，再將質量分數0.01％-0.05％的納米TiO₂與有機污染廢水混合均勻，產生絮凝物，溶液變渾濁，離心分離，取分離后的上清液。

步驟(1)中所述電解質為氯化鈉或無水硫酸鈉。

步驟(1)中所述供氧是加入1-5mL/LH₂O₂，只要保證在光照前加入即可；或是在吸附10-30min后，采用曝氣頭鼓入氧氣，此時加入可以避免曝氣對納米TiO₂吸附的干擾。

步驟(1)中所述偏電壓為0.5-1.5V。

預處理和步驟(2)所述離心分離的轉速為4500rpm，離心時間為10min。

預處理和步驟(1)所述pH是采用硫酸、鹽酸、硝酸或氫氧化鈉調節的。

相對于現有技術，本發明具有如下優點和有益的效果：

(1)本發明通過絮凝、離心對有機污染廢水進行預處理，除去廢水中的不溶性固體懸浮物，能防止后續光催化劑中毒。

(2)本發明利用多孔狀的金屬基材料吸附式負載納米TiO₂膠體為光電陽極，與納米TiO₂膠體本身形成的多相光催化體系結合，形成吸附式負載光電-多相光催化復合體系，該體系增大了TiO₂光電陽極的比表面積，并與多相光催化結合，提高了反應的效率，而且，由于吸附式負載并不必專門加工，因此省去了前期TiO₂光電陽極制備的復雜工序，提高了工作效率。

(3)本發明引入了偏電壓的作用，有效地延緩了光生電子和空穴復合的時間，能有效提高反應效率。

(4)本發明處理有機污染廢水過程操作簡單，各影響因素易于控制，處理效果良好，處理效率提高。

附圖說明

圖1是光電催化反應裝置示意圖，其中1為穩壓直流電源，2為紫外燈，3為光電陽極，4為對電極，5為反應器皿，6為磁力攪拌器，7為曝氣頭。

圖2是光電催化反應裝置示意圖。其中1為穩壓直流電源，2為紫外燈，3為光電陽極，4為對電極，5為反應器皿，6為磁力攪拌器。

圖3是用本方法降解羅丹明B的效果圖。

圖4是用本方法降解SBR后造紙廢水前后實物對比圖，(1)為降解前，(2)為降解后。