[實用新型]一種納米鈦光電催化水處理裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201520334777.1
• 申請日: 2015-05-21
• 公開（公告）號: CN204803053U
• 公開（公告）日: 2015-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊國鋒;劉志東
• 申請（專利權(quán)）人: 上海禹欣環(huán)保科技有限公司;楊國鋒;劉志東
• 主分類號: C02F1/46
• 分類號: C02F1/46;C02F1/32
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種水處理設(shè)備及方法，尤其涉及一種納米鈦光電催化水處理裝置。

背景技術(shù)

飲用水源受工業(yè)廢水和生活污水以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)生的大量農(nóng)藥化肥等殘留物的影響，嚴重影響飲用水的水質(zhì)。近年來半導體光催化氧化技術(shù)作為廢水處理技術(shù)已經(jīng)得到較快發(fā)展。光催化是300-400nm波長的光的照射下引起催化反應(yīng)，通過光催化反應(yīng)，產(chǎn)生具有強氧化能力的氫氧根自由基等將有機污染物質(zhì)最終分解為水和二氧化碳。

然而發(fā)明人在長期從事二氧化鈦光催化的工作中，發(fā)現(xiàn)二氧化鈦粉末及其納米粉末在實際工程應(yīng)用中有兩個自身不可克服的弊端：

1、單純使用光照催化效率低。

中國專利CN203247119U公開了一種二氧化鈦膜水處理裝置，包括一個有機玻璃筒，在該有機魔力筒內(nèi)設(shè)置有光導纖維裝置和二氧化鈦膜載體，所述光導纖維裝置通過光導纖維連接裝置連接有聚光裝置，該專利希望通過聚光裝置和光導纖維裝置提高光照催化的效率，然而提高的程度還是有限。

2、在催化過程中，二氧化鈦粉末會進入處理后的水中，對處理后的水產(chǎn)生二次污染。

最近有報道也證實了這方面的情況，中科大化學與材料科學學院俞漢青教授課題組，通過研究發(fā)現(xiàn)納米二氧化鈦粉末可轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，可能導致潛在的環(huán)境污染問題。納米二氧化鈦粉末由于其高折射率、超強的紫外光吸收能力、較好的殺菌、除臭及防污性能，在全世界范圍內(nèi)的多個領(lǐng)域廣泛使用，然而通過實驗證明大氣中豐富的氮氣和氧氣可以在納米二氧化鈦表面通過光催化反應(yīng)形成硝酸鹽，并結(jié)合理論計算和分析闡明硝酸鹽的形成機制，過量的硝酸鹽排放到水體中會對人體產(chǎn)生毒害，如導致兒童的“藍色嬰兒綜合癥”，也可引起水體富營養(yǎng)化和藍藻的爆發(fā)，產(chǎn)生環(huán)境污染問題。

二氧化鈦粉末光催化形成硝酸鹽提醒人們可能低估了大量使用納米二氧化鈦的潛在環(huán)境風險，可能加劇日趨嚴重的氮污染問題。

實用新型內(nèi)容

本實用新型為解決現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題提出的。

本實用新型提供了一種創(chuàng)新的納米鈦光電催化水處理裝置，可有效提高催化效率、不會對水體產(chǎn)生硝酸鹽的二次污染。

本實用新型還提供了一種納米鈦光電催化水處理的方法。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

本實用新型的第一個方面是提供一種納米鈦光電催化水處理裝置，包括一池體，池體上設(shè)有處理水的入水管和出水管，所述池體內(nèi)設(shè)置有一負載有納米二氧化鈦膜的鈦極板以及一電極板，在所述鈦極板和電極板中間設(shè)置一隔膜，該隔膜與所述電極板之間供處理水流過，該隔膜與所述鈦極板之間供外接循環(huán)水流過，所述鈦極板和電極板與外接電源連接，以在所述鈦極板和電極板之間形成一個電場。

所述池體上方還設(shè)置有光催化光源，所述光催化光源更優(yōu)選為紫外燈。

所述池體還包括所述循環(huán)水的入水管和出水管，所述循環(huán)水通過一水泵從所述循環(huán)水的入水管進入到所述池體內(nèi)。

所述隔膜是本實用新型水處理裝置中關(guān)鍵的組件之一，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜，需要具有一定的孔徑和孔隙率，保證電子和/或離子從循環(huán)水一側(cè)向處理水一側(cè)單向通過，需要具有足夠的力學性能、電子絕緣性、熱穩(wěn)定性，厚度盡可能小，優(yōu)選為0.03-0.05nm。

所述負載有納米二氧化鈦膜的鈦極板可通過液相制備方法、物理氣相沉積法、化學氣相沉積法、電化學方法等方法在鈦極板上形成一層納米二氧化鈦薄膜。其中，液相制備方法是在溶液中通過控制化學反應(yīng)的各種條件制備納米薄膜的方法，包括例如溶膠-凝膠法、水解-沉淀法、液相沉積法、水熱沉積法等，在液相法制備二氧化鈦薄膜過程中，成膜方法主要有浸漬法、旋轉(zhuǎn)法、濺射法等；物理氣相沉積法(PVD)是用電弧、高頻或等離子體等高溫熱源將原料加熱，使之汽化或形成等離子體，然后驟冷使之在基片上沉積來制備薄膜的方法，常用的PVD方法主要有：電弧離子鍍、直流濺射、射頻濺射、磁控濺射、活化反應(yīng)蒸發(fā)等；化學氣相沉積(CVD)是把含有構(gòu)成薄膜元素的一種或幾種化合物、單質(zhì)氣體即反應(yīng)物氣化，借助氣相作用和在基片表面上的化學反應(yīng)生成固體薄膜，根據(jù)反應(yīng)物和控制條件的不同又可進一步分為常壓CVD法、低壓CVD法、等離子體增強CVD法、激光CVD法和金屬有機化合物CVD法(MOCVD)等；制備納米二氧化鈦薄膜常用的電化學方法有陽極氧化、微弧氧化和陽極(或陰極)電沉積等。納米二氧化鈦薄膜的制備方法還包括噴霧熱分解法和自組裝方法。

本實用新型的第二個方面是提供一種納米鈦光電催化水處理的方法，采用上述納米鈦光電催化水處理裝置，包括以下步驟：