[發明專利]一種芬頓氧化處理的光催化膜反應器及其處理方法

在審

• 申請號: 202011297778.5
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112551777A
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 劉開琪
• 申請（專利權）人: 中科院過程工程研究所南京綠色制造產業創新研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/30;C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種芬頓氧化處理的光催化膜反應器及其處理方法，所述的光催化膜反應器包括沿廢水流向依次對接的混料裝置和反應裝置；所述的反應裝置包括傾斜設置的筒體，所述筒體接入混料裝置的一端高于筒體另一端；所述的筒體內部傾斜設置有至少一個負載有光催化劑的平板膜。綜合了非均相?光芬頓反應和膜分離技術的優點，能耗低，對光利用效率高，操作方便，運行穩定，可用于染料、藥品與個人護理用品、內分泌干擾物等難降解有機物廢水的處理。

技術領域

本發明屬于廢水處理技術領域，涉及一種芬頓氧化處理的光催化膜反應器及其處理方法。

背景技術

芬頓反應是一種高級氧化反應，通過催化劑分解過氧化氫，產生具有強化性的羧基自由基(OH·)，從而達到降解水體中有機污染物的目的。近年來該反應體系對降解有機污染物效果優異，引起了研究人員的廣泛關注。為進一步提高降解效率，研究人員將超聲、光、電、微波等能量源引入芬頓體系中，發展為類芬頓體系。光芬頓體系可以直接利用自然光源，降低能耗，對于有機物的礦化程度也遠高于其他體系，是目前研究最多的類芬頓體系之一。但是傳統均相芬頓反應存在鐵泥污染等問題，在此基礎上開發了非均相芬頓反應。該體系氧化過程主要是在固體催化劑的表面進行的，催化劑通過一定的方法負載于特定固體物質表面，對體系中的污染物質進行氧化降解。非均相芬頓反應催化劑可循環使用，擴大了反應適用范圍，節約了成本，提高了催化效果。隨著對該反應研究的不斷發展，急需從實驗室研究轉換到實際工程應用，除開發低成本高活性長效催化劑外，設計裝置簡單，效率高，便于工程放大的反應器至關重要。

非均相-光芬頓反應相比傳統的化學反應，引入了光系統，實際上為光催化反應器的一種。適用于非均相-光芬頓反應的光催化反應器為負載型光催化器，按催化劑載體的不同可以分為固定床和流化床。固定床反應器結構簡化，易于操作，將催化劑固定在成膜上，有平板、環形、管式等。光催化劑負載在膜表面可以有效減輕膜污染現象，使催化劑不易流失，提高膜表面的親水性，對膜的性能要求比獨立光催化膜低，傳質效率高，同時具有膜分離技術的優點。

膜分離技術作為一種高效節能的新型分離手段，廣泛應用于廢水處理領域。隨著多功能復合膜的研究，膜催化反應器作為一種新型反應器兼具催化與分離雙功能，達到提高原料利用率、減輕后續分離能耗的目的。按照催化反應類型可以分為電催化膜反應器、光催化膜反應器等。將膜分離技術和非均相-光芬頓氧化技術集成于一體，使其兼具二者的優點，實現催化氧化與分離雙重功能，是一種高效的反應器。

CN207659245U公開了一種芬頓-光催化膜反應器廢水處理裝置，包括桶形的膜反應器，膜反應器連接進水閥，膜反應器內設有紫外光發生裝置，所述紫外發生裝置包括紫外光燈，紫外光燈外套有石英套管，膜反應器內均布的設有催化劑，所述催化劑為三氧化二鐵負載的二氧化鈦納米管/納米線；膜反應器的底部設有雙氧水加藥裝置；膜反應器內還設有超濾膜組件，超濾膜組通過出水管路連接出水閥。但是當裝置連續化運行時，人造光源能耗大，能量利用率不高，設備放大后運行成本上升。

CN208135924U公開了一種光催化芬頓法廢水處理系統，包括：光催化芬頓池，所述光催化芬頓池具有出水口的進水口；亞鐵離子供應設備，所述亞鐵離子供應設備通過導管向所述光催化芬頓池供應亞鐵離子；過氧化氫供應設備，所述過氧化氫供應設備通過導管向所述光催化芬頓池供應過氧化氫；還包括光催化發生器，所述光催化發生器通過導氣管向所述光催化芬頓池供應氣體，所述氣體包含羥基自由基；所述光催化芬頓池底部還連入曝氣管，所述曝氣管位于所述光催化芬頓池內的部分連接多個曝氣頭。

CN106315756A公開了一種光催化-芬頓氧化協同深度處理有機廢水裝置，該裝置包括光催化系統、芬頓氧化系統、曝氣系統、催化劑回收系統以及冷卻系統；光催化系統組成部分有反應容器，燈源和光催化劑；芬頓氧化系統包括芬頓試劑和攪拌裝置；曝氣系統由曝氣組件和鼓風機組成；催化劑回收系統采用超濾膜進行分離；冷卻系統主要對光催化的反應器進行降溫。

但是目前的反應器，當裝置連續化運行時，人造光源能耗大，能量利用率不高，設備放大后運行成本上升。

發明內容