[發明專利]一種光伏電催化有機廢水處理反應器及其陽極制備方法

在審

• 申請號: 201810487965.6
• 申請日: 2018-05-21
• 公開（公告）號: CN108383214A
• 公開（公告）日: 2018-08-10
• 發明（設計）人: 鞠劍峰;吳錦明;華平;于亞楠;孟恩;房鑫鑫;徐立;查雅君;蘭天蓉;從亞飛;劉宴西
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 北京惠智天成知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11681
• 代理人: 劉瑩瑩

本發明公開了一種光伏電催化有機廢水處理反應器及其陽極制備方法，所述反應器由多個反應單元串聯而成，其中，每個反應單元均包括外殼、陰極、反應區、陽極、直流電源，所述外殼、陰極和陽極均為中空的管狀結構，陽極設置在外殼內壁，陰極設置在陽極內部的中間，陰極和陽極之間、以及陽極和外殼間均形成反應區，反應區內設置攪拌器，陰極和陽極分別通過導線與外部的直流電源連接。所述陽極為PdAg?摻C的TiO₂納米管/Ti陽極，采用此種陽極可以提高有機廢水的處理效率。TiO₂納米管摻C和PdAg合金的協同作用，電催化性能提高，不用紫外燈照射，簡化了廢水處理裝置。

技術領域

本發明涉及有機廢水處理裝置技術領域，具體涉及一種光伏電催化有機廢水處理反應器及其陽極制備方法。

背景技術

眾所周知，工業廢水是指工業生產過程中產生的廢水、污水和廢液，其中含有隨水流失的工業生產用料、中間產物和產品以及生產過程中產生的污染物。工業廢水分類通常有三種，a.根據污染物的化學性質來分，b.根據企業的產品和對象分類，c.根據污染物的主要成分分類，不同的工業廢水處理其方法和裝置不同。

廢水處理手段常用的包括物化處理、化學處理及生物處理技術。化學處理技術是應用化學原理和化學作用通過焚燒法、氧化法、臭氧氧化法、電化學氧化法將廢水中的污染物成分轉化為無害，使廢水得到凈化，化學處理技術主要分為兩大類，一類是在常溫常壓下利用氧化劑將廢水中的有機物氧化成二氧化碳和水，另一類是在高溫高壓下分解高濃度廢水中有機物，包括超臨界水氧化和濕式氧化工藝，所用的氧化劑通常為氧氣或過氧化氫，一般采用催化劑降低反應，加快反應速率。化學氧化法反應速度快，但成本高，難以將難降解的有機物一步氧化到無機物質，而且對中間產物的控制較少。縱觀所有水處理技術的方方面面，要適應新形勢下嚴峻的環境現狀必須對原有的生產工藝和水處技術進行改造和創新。

電化學水處理技術具有其他水處理技術無法比擬的優越性，如：不需要外加藥劑，不要求特別的光源，反應條件溫和，操作簡單，占地面積小，時間短，效率高。隨著工業技術的發展各行各業都有高濃度難降解廢水的產生，此類廢水已影響到企業的可持續發展。現有的反應器一般存在反應速度慢的問題。

半導體光催化、光電催化處理有機廢水是近年來研究較多的一種新技術。TiO₂由于價格低廉、來源豐富、性質穩定、催化活性高而備受關注。但是需紫外光照射才具有催化作用，半導體復合、摻雜金屬、非金屬、離子等能提高催化活性和應用范圍，但實際應用中大多需固定在高比表面的載體上，以吸附為主，且電催化時仍需紫外光照射，影響其使用效率，結構比較復雜，有機廢水處理成本較高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光伏電催化有機廢水處理反應器，用以解決現有現有反應器反應速度慢、效率低的問題。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種光伏電催化有機廢水處理反應器，所述反應器由多個反應單元串聯而成，其中，每個反應單元均包括外殼、陰極、反應區、陽極、直流電源，所述外殼、陰極和陽極均為中空的管狀結構，陽極設置在外殼內壁，陰極設置在外殼內部的中間，陰極和陽極之間、以及陽極與外殼之間均形成反應區，陰極和陽極分別通過導線與外部的直流電源連接。

進一步地，所述反應器還包括設置在反應區內的攪拌器，攪拌器與設置在外殼外部的攪拌調速器連接，調節轉速。

其中，優選地，所述外殼為可使陽光或可見光透過的透明的聚乙烯管或者玻璃管。

所述陰極材質為不銹鋼、鐵、鎳、銅等金屬材料或石墨等非金屬導電材料。

所述直流電源可以選擇普通的外接電源，優選地，選擇太陽能電池板。在有陽光照射時以太陽能電池為電源，在無陽光的條件也可以外接電源，使用方便。

優選地，所述陽極具有雙層陽極催化層結構，也就是陽極的內表面和外表面均能反應，加大反應面積。