[發(fā)明專利]一種利用連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置調(diào)控催化劑活性的方法及其應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210085323.X
• 申請(qǐng)日: 2022-01-25
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114588855A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安太成;任璐欣;李桂英;崔元榕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/12
• 分類號(hào): B01J19/12;B01J19/00;B01J21/06;B01J23/06;B01J23/44;B01J35/00;C02F1/32;C02F1/72;C02F101/30
• 代理公司: 廣東廣信君達(dá)律師事務(wù)所 44329
• 代理人: 彭玉婷

本發(fā)明屬于光催化氧化技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種利用連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置調(diào)控催化劑活性的方法及其應(yīng)用。該方法是將目標(biāo)污染物的稀釋液置于儲(chǔ)液罐中，將儲(chǔ)液罐與光催化反應(yīng)器通過(guò)硅膠管緊密連接；通過(guò)單通道蠕動(dòng)泵分別控制進(jìn)水流速為5～30mL/min和出水流速為1～15mL/min，保證平均水流速度為3～20mL/min，裝置在連續(xù)流狀態(tài)下運(yùn)行，催化劑受紫外光持續(xù)激發(fā)直至目標(biāo)污染物完全氧化。該方法在保證高效處理目標(biāo)物的情況下，通過(guò)調(diào)節(jié)待處理流體在進(jìn)出水口的流速，改變目標(biāo)物與催化劑的接觸時(shí)間，從而調(diào)控催化劑活性與壽命。可用于催化劑失活等相關(guān)機(jī)制研究以及醫(yī)療廢水處理、污水處理二級(jí)出水或城市飲用水的深度凈化等領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光催化氧化技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種利用連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置調(diào)控催化劑活性的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

光催化是基于半導(dǎo)體光催化劑在紫外線照射下產(chǎn)生的具有氧化還原能力的活性物種而凈化污染物。利用光催化凈化技術(shù)去除水中有機(jī)污染物具有以下優(yōu)勢(shì)： 1)反應(yīng)條件溫和：半導(dǎo)體在常溫常壓下受光激發(fā)即可產(chǎn)生大量反應(yīng)活性物種；2) 去除效率高，脫毒能力強(qiáng)：迅速破壞有機(jī)污染物原有結(jié)構(gòu)，逐步轉(zhuǎn)化為小分子、低毒產(chǎn)物，甚至完全礦化，凈化效果良好；3)商用半導(dǎo)體催化劑性質(zhì)穩(wěn)定、來(lái)源廣、成本低，使用壽命較長(zhǎng)；4)未來(lái)有望利用太陽(yáng)光作為激發(fā)光源，大幅降低處理成本；該技術(shù)在水體深度凈化方面顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。然而，已有研究存在以下局限：不能根據(jù)待處理水體的實(shí)際水量和水質(zhì)靈活調(diào)節(jié)光源強(qiáng)度和運(yùn)行數(shù)量，浪費(fèi)能源；粉末光催化劑回收困難、排入水體造成二次污染；固定光催化劑的負(fù)載量較小、固定效果不佳；靜態(tài)光催化反應(yīng)和實(shí)際處理?xiàng)l件差距大、研究結(jié)果不易轉(zhuǎn)化為實(shí)際水處理過(guò)程的操作條件。因此，開(kāi)發(fā)一種可以靈活控制多組光源的連續(xù)流式固定床光催化反應(yīng)器是研究固定光催化劑失活機(jī)制以及光催化技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際水處理過(guò)程中的必然選擇。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種利用連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置調(diào)控催化劑活性的方法。該方法利用連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置，通過(guò)光源強(qiáng)度可根據(jù)待處理水體的實(shí)際水量和水質(zhì)條件而靈活調(diào)節(jié)并且凈化效率較高的節(jié)能連續(xù)流光催化反應(yīng)實(shí)施。

本發(fā)明的另一目的在于提供上述節(jié)能連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述節(jié)能連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置在醫(yī)療廢水處理、城市污水處理廠二級(jí)出水或城市飲用水深度凈化領(lǐng)域中的應(yīng)用。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種利用連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置調(diào)控催化劑活性的方法，包括以下具體步驟：

S1.將催化劑懸液均勻涂覆于催化劑載體上烘干固定，然后將附著有光催化劑的載體在150～400℃煅燒，制得光催化劑，將其與固定框組合制得光催化劑組件；

S2.將目標(biāo)污染物的稀釋液置于連續(xù)流光催化反應(yīng)裝置的儲(chǔ)液罐中，將儲(chǔ)液罐與光催化反應(yīng)器通過(guò)硅膠管緊密連接，通過(guò)單通道蠕動(dòng)泵分別控制光催化反應(yīng)器的進(jìn)水流速為3～30mL/min和出水流速為1～20mL/min，保證平均水流速度為 3～20mL/min，裝置在連續(xù)流狀態(tài)下運(yùn)行，通過(guò)控制水流在裝置進(jìn)出水口的流速，改變水流和固定光催化劑之間的接觸時(shí)間，實(shí)現(xiàn)催化劑活性的調(diào)控。

優(yōu)選地，步驟S1中所述催化劑懸液為T(mén)iO₂溶液、ZnO溶液或Pd@TiO₂溶液中的一種以上，所述催化劑懸液的濃度為0.02～2g/mL，所述催化劑載體為泡沫鎳、泡沫鋁、玻璃纖維膜中的一種以上，所述煅燒的時(shí)間為4～8h。

優(yōu)選地，步驟S2中所述目標(biāo)污染物的稀釋液的濃度為5～40mg/L，所述目標(biāo)污染物為5-氟尿嘧啶，所述處理的時(shí)間為3～8h，所述紫外燈照射波長(zhǎng)為 320～410nm。