[發明專利]基于碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜的廢水處理裝置及其應用

有效

• 申請號: 201610198209.2
• 申請日: 2016-04-01
• 公開（公告）號: CN105731711B
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發明（設計）人: 陳琳;殷緒華;朱亮;李玉坤;趙葦航;王俊;汪躍;譚相君
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: C02F9/10
• 分類號: C02F9/10;C02F101/30
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 王月霞

本發明涉及一種基于碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜的廢水處理裝置及其應用，包括進水系統、光催化系統、蒸餾系統、循環水系統和集水系統，所述光催化系統包括石英冷阱和光源，光源置于石英冷阱內；所述蒸餾系統包含加熱器、膜蒸餾器、碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜，碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜做成圓柱側面的形狀，光催化系統位于中心軸上。碳納米管/氧化鋅納米催化劑在光催化作用下可降解農藥廢水中的有機物，以PTFE膜為載體，不僅可以減緩PTFE膜的污染，而且解決了納米光催化材料在處理過程中難以回收的問題。本發明方法對農藥廢水中COD的去除率可達95%以上，實現了農藥廢水的高度純化，具有很強的實用性和廣闊的市場前景。

技術領域

本發明屬于農藥廢水處理領域，具體涉及一種基于碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜的廢水處理裝置及其應用。

背景技術

我國是農業大國，也是農藥的生產和使用大國。據統計，2004年我國農藥生產企業將近2000家，年農藥生產量達到了80萬噸，位居世界第二。在農藥的生產過程中，會產生大量的農藥廢水，主要包括農藥合成時產生的廢水、產品洗滌水、車間和設備洗滌水等。農藥廢水的成分復雜，毒性大，含有苯環類、酚、汞等有毒物質，而且具有較高的COD，如果直接排放到自然水體中會給環境造成極大的損壞，所以對農藥廢水的凈化處理引起了人們的廣泛關注。

膜分離是20世紀初出現，20世紀60年代后快速發展起來的一門新的分離技術。由于其兼有分離、濃縮和純化等特點，又有高效、節能、環保過濾及過濾過程簡單、易于控制等特征，膜分離技術已在生物、環保等領域得到了廣泛的應用，成為分離科學中最重要的手段之一。PTFE膜以聚四氟乙烯為原材料，透氣不透水、通氣量大、耐高溫、抗強酸、無毒，在膜分離技術中扮演著重要的角色。但是單獨將PTFE膜應用于農藥廢水處理過程中，只能對農藥廢水進行物理分離 ，并沒有有效地去除廢水中的污染物質，而且PTFE膜在長時間運行中會受到污染，降低了分離的效果。因此，找到一種將農藥廢水無害化的方法變得尤為重要。

納米光催化技術是一種高級氧化技術，目前被廣泛應用于廢水處理過程中。納米光催化劑在光的照射作用下產生具有強氧化作用的羥基自由基，將廢水中的有害物質降解，生成水和無害氣體，并且不會產生二次污染。目前研究的最為成熟的納米光催化劑是TiO₂，但是TiO₂只能利用紫外光進行催化作用，限制了其在廢水處理中的廣泛運用。ZnO作為光催化劑，具有價格低廉、無毒、高光催化性能等特點，成為人們研究的熱點。為了進一步提高ZnO的光降解活性，納米級ZnO應運而生。但是，納米ZnO在使用過程中，會發生嚴重的光腐蝕現象，限制了ZnO的應用。近幾年，碳納米管管壁官能團迅速發展，并且碳納米管具有優良的電子傳導性、對反應物和反應產物的吸附和脫附性能、碳與金屬催化劑的金屬-載體強相互作用和量子效應能特點，使其越來越多地用作催化劑載體。碳納米管與納米ZnO的復合材料，可減少ZnO的光腐蝕，提高ZnO對農藥廢水的光催化降解效果。

發明內容

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種基于碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜的廢水處理裝置及其應用。該裝置中采用的碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜，將碳納米管/氧化鋅復合光催化劑與PTFE膜結合起來，不但可以充分發揮各自的優點，并且可以彌補兩者在廢水處理中的不足，對廢水中酚類物質去除率和COD去除率達到95%以上。

本發明是通過以下技術方案實現的：

基于碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜的廢水處理裝置，包括通過管道順次連接的進水系統、光催化系統、蒸餾系統、循環水系統和集水系統，所述光催化系統包括石英冷阱和光源，光源置于石英冷阱內；所述蒸餾系統包含加熱器，膜蒸餾器，碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜，碳納米管/氧化鋅PTFE光催化膜做成圓柱側面的形狀，光催化系統位于中心軸上。裝置圖如圖1所示。

進水系統包括廢水池和進水泵，循環水系統包括循環水泵和循環水池；集水系統包括集水池。

所述進水泵采用液位控制器控制泵的開關；