[發明專利]一種磁性回收催化劑的光催化水處理裝置及其控制方法

在審

• 申請號: 201610189416.1
• 申請日: 2016-03-30
• 公開（公告）號: CN105668692A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 董淑英;楊孔;駱圣達;張衛兵;李易丞;高銀河;劉云鵬;朱梅林;劉晨陽;韓良杰
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/72
• 代理公司: 新鄉市平原專利有限責任公司 41107
• 代理人: 路寬

技術領域

本發明屬于光催化污水處理技術領域，具體涉及一種磁性回收催化劑的光催化水處理裝置及其控制方法。

背景技術

世界現代化工業飛速發展，排放難降解、持久性有機污染物日益嚴重。這些有機污染物廣泛地存在于水、土壤和大氣環境中，只有少部分能在自然界中自行降解，其中大部分有機物在一般處理工藝中難以降解，即便能降解也大多存在著不同程度的耗資大、處理速度慢，凈化不徹底，容易造成二次污染等問題。因此，協調環境保護、可持續發展和探索更加經濟、有效、便于推廣應用的新處理技術，已經成為人們的共識。

解決上述難題的一種重要途徑是光催化氧化技術。光催化反應在化工、能源及環境空氣凈化、精細陶瓷、凈水處理、殺菌消毒、除臭凈化、能源電池及氣敏傳感器元件等領域，并具有廣泛和潛在的應用前景。

在水體處理問題中，其中一個難題在于處理危害大、自然難降解的有機污染物，由于此類污染物排在環境中危害大，持續時間長，所以科研學者一直尋求新的材料來解決這個問題。光催化氧化方法作為高級技術的一種，原理在于利用光生成強氧化劑將有機污染物徹底氧化為相應小分子。光催化劑優點十分明顯。性能穩定，無毒性，活性高；但是由于其粒徑過小，不易回收，在使用中易團聚，導致活性降低，回收不利甚至還會造成二次污染。

近年來，針對如何實現磁性催化劑快速有效分離這一問題，眾多研究者開展了大量的研究實驗，發明了許多處理廢水的光催化工藝和方法，但還存在很多缺陷。目前廣泛使用的光催化反應器中，缺乏針對于磁性催化劑的專用反應器，通常需要外加磁鐵來實現催化劑的分離回收，且分離效率不夠理想，給操作帶來不便。

隨著光催化技術的不斷發展，及其工藝和方法的不斷發明與改進，研究一個能實現磁性可分離的光催化反應器及其控制方法具有重要的現實意義。

傳統的光催化反應器，雖然在一定程度上提高了光催化反應的效率，達到了光催化氧化技術較為高效的目的，然而，其效率、節能、操作、反應條件、污染狀況等還是與實際大規模的生產應用的需求存在一定的差距。尤其是在如何實現催化劑和處理液的有效分離上，仍然存在著催化劑無法或是較難分離出的問題，急需技術上的改進。

發明內容

本發明解決的技術問題是提供了一種磁性回收催化劑的光催化水處理裝置及其控制方法，以外加電磁場的形式將磁性引入光催化反應器，進而實現磁性催化劑催化效果的充分發揮及其和處理液更加快速高效的分離。

本發明為解決上述技術問題采用如下技術方案，一種磁性回收催化劑的光催化水處理裝置，包括箱體和上蓋，其特征在于：箱體的內部由透明擋板分隔成反應腔和光源腔，光源腔的內部設有光源，該光源通過光源控制開關與電源電性連接，與反應腔相對的上蓋上設有加料口，反應腔的下部分別設有進液口和出液口，進液口和出液口上分別連接有進液管和出液管，反應腔的底部設有曝氣裝置，該曝氣裝置依次通過氣體流量計和緩沖瓶與空壓機連接，空壓機通過空壓機控制開關與電源電性連接，箱體的外側沿軸向分布有多個環繞于箱體的螺線管，該螺線管上分別纏繞有線圈，線圈并聯后通過線圈控制開關與電源電性連接，箱體的外側涂有聚乙烯涂層。

本發明所述的磁性回收催化劑的光催化水處理裝置的控制方法，其特征在于具體步驟為：（1）將磁性光催化劑從加料口加入箱體的反應腔中，污水通過反應腔下方的進液口注入反應腔，同時通過空壓機控制開關打開空壓機開始曝氣，氣體由加料口排出，然后通過光源控制開關打開光源，開始對污水進行光催化降解；（2）光催化反應結束后，通過線圈控制開關導通線圈，線圈產生磁場將磁性光催化劑吸附到反應腔內壁上，然后將處理后的污水從反應腔下部的出液口排出，完成一個循環過程。

本發明與現有技術相比具有以下有益效果：1、通過控制線圈控制開關的開合實現磁性光催化劑的快速分離和回收；2、設備構造和控制原理簡單，操作簡便且設計成本低廉；3、保持處理效率的同時，減少催化劑的流失，簡化實驗過程，推動了光催化技術的工業化應用。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖中：1、光源，2、透明擋板，3、加料口，4、箱體，5、進液口，6、出液口，7、曝氣裝置，8、氣體流量計，9、緩沖瓶，10、空壓機，11、線圈，12、聚乙烯涂層，13、上蓋。

具體實施方式