專利名稱：一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器及制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種光催化反應器，尤其是涉及一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器及制備方法。
背景技術：
由于納米二氧化鈦(TiO2)具有優(yōu)異的光催化、光電轉(zhuǎn)換及化學穩(wěn)定性等特性，因此已引起光催化空氣凈化和光催化水處理等相關領域的極大關注，成為當今納米科技研究的熱點之一。然而在實際應用中，顆粒狀納米TiO2催化劑的團聚以及使用后從液相中分離和回收問題成為制約其工業(yè)化應用的主要障礙。將納米TiO2顆粒負載固定在各種固態(tài)載體表面，雖然可部分解決上述問題，但是可能降低催化劑的固液接觸面積，從而嚴重影響光催化效率。此外，由于納米顆粒與載體的結(jié)合力弱，必然會縮短納米光催化劑的使用壽命。近年來，通過電化學陽極氧化的方法在鈦金屬表面自組裝TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)已經(jīng)引起了人們極大的研究興趣。與納米TW2顆粒膜相比，鈦金屬表面自組裝TW2納米管陣列結(jié)構(gòu)完美、排列規(guī)整、高度有序、比表面大，且有很高的量子效應。同時，二氧化鈦半導體能隙較大，產(chǎn)生的光生電子和空穴的電勢電位高，氧化還原性強，具有不發(fā)生光腐蝕、耐酸堿性好、化學性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點，表現(xiàn)出更強的光催化活性。作為一種環(huán)境納米材料，TiO2納米管陣列膜已經(jīng)在光催化降解水體污染物應用中顯示出誘人前景(參見文獻ι.賴躍坤， 孫嵐,左娟，林昌健,物理化學學報，200409 1063 1066 ；2. Yuekun Lai, Lan Sun, Yicong Chen,Huifang Zhuang, Changjian Lin,Joannie W. Chin,J. Electrochem. Soc. 2006153(7) D123 D127 ;3. Huifang Zhuang,Changjian Lin,Yuekun Lai,Lan Sun,Jing Li,Environ. Sci.Technol. 200741 (13) :4735 4740)。同時由于納米管與金屬鈦導電基底直接相連，結(jié)合牢固，催化劑易于從溶液中分離和回收，可長期重復利用。然而，通過電化學陽極氧化法在鈦金屬表面自組裝TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)，通常只能在實驗室制備約為IcmX Icm的小樣品，供實驗室基礎應用研究用。要在大面積的鈦金屬表面構(gòu)筑TW2納米管陣列，實現(xiàn)工業(yè)化應用，目前還面臨如下技術障礙(1)大面積鈦表面陽極處理需要大功率的電源設備，投資大；(2)大面積鈦表面陽極處理需要大量的含HF的溶液，難免引起環(huán)境污染問題；C3)大電流陽極處理過程溶液體系的均勻的低溫條件難以控制，從而難以獲得可工業(yè)化應用的高質(zhì)量TW2納米管陣列光催化劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種操作簡單、易于實現(xiàn)工業(yè)化應用的列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器及制備方法。所述列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器設有紫外燈、光催化劑、第1光催化反應區(qū)通道、第2光催化反應區(qū)通道、第3光催化反應區(qū)通道、第4光催化反應區(qū)通道、第 5光催化反應區(qū)通道、第6光催化反應區(qū)通道、潛水泵、污水輸入通道、增壓泵、第1污水循環(huán)處理通道、污水輸出通道、第1三通開關、空氣增壓泵、輸氣通道、第2三通開關、第2污水循環(huán)處理通道；所述紫外燈1垂直放置于第1光催化反應區(qū)通道中；所述光催化劑為圓筒型的鈦箔片表面構(gòu)筑有二氧化鈦納米管陣列，鑲套在第1光催化區(qū)通道的通道內(nèi)壁上；所述潛水泵作為污水輸入動力源，所述潛水泵與污水輸入通道串聯(lián)連接后與第2三通開關連接，所述第2三通開關再分別與污水循環(huán)處理通道、增壓泵連接，所述增壓泵作為污水循環(huán)動力源；所述增壓泵與污水循環(huán)處理通道串聯(lián)相接，再通過連接管道分別與第1 3光催化反應區(qū)通道的底部并聯(lián)相接，所述第1 3光催化反應區(qū)通道為第一列；所述第1三通開關和第2三通開關用于調(diào)控反應器污水輸入輸出與反應時污水在反應器的內(nèi)部循環(huán)；所述第1 6光催化反應區(qū)通道與空氣增壓泵通過輸出通道連接；所述第1光催化區(qū)通道的頂部與所述第4光催化區(qū)通道頂部串聯(lián)連接，所述第2光催化區(qū)通道頂部與所述第5光催化區(qū)通道頂部串聯(lián)連接，所述第3光催化區(qū)通道頂部與所述第6光催化區(qū)通道頂部串聯(lián)連接； 所述第4 6光催化反應區(qū)通道的底部通過連接管道并聯(lián)相接后與第1三通開關串聯(lián)，第 4 6光催化反應區(qū)通道為第二列；所述第1三通開關再分別與污水循環(huán)處理通道、污水輸出通道連接；所述空氣增壓泵分別通過輸氣通道與第1 6光催化反應區(qū)通道的底部并聯(lián)連接。所述紫外燈可采用30 100W紫外燈。所述第1 6光催化反應區(qū)通道可采用聚氯乙烯管，所述第1 6光催化反應區(qū)通道的外徑可為30 80mm，長度可為1000 3000mm。所述一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器的半導體為單一的TW2納米管陣列。所述污水輸入通道、污水輸出通道和污水循環(huán)處理通道可選用聚氯乙烯管，所述污水輸入通道、污水輸出通道和污水循環(huán)處理通道的外徑可為20 30mm，長度可為200mm。
所述潛水泵可采用250W潛水泵。所述增壓泵可采用不銹鋼微型增壓泵。所述列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法包括以下步驟1)在鈦金屬箔片表面制備垂直生長的二氧化鈦納米管陣列作為光催化劑以鈦金屬箔片為工作電極，不銹鋼為對電極，電解液為0. 1 1. Owt. % HF溶液，施加電壓氧化后，即可在鈦金屬薄片表面構(gòu)筑一層排列有序的TW2納米管陣列膜，再經(jīng)過熱處理，獲得表面構(gòu)筑有銳鈦礦晶型的二氧化鈦納米管陣列的鈦箔片；在步驟1)中，所述鈦金屬箔片的長度可為50 300mm，寬度可為50 300mm，厚度可為0. 1 2. Omm ；所述工作電極與對電極的間距可為5cm ；所述施加電壓氧化的溶液溫度可為20 30°C，施加電壓可為10 30V，氧化的時間可為10 30min ；所述排列有序的 TiO2納米管陣列膜的厚度可為03 2 μ m ；所述熱處理的溫度可為400 500°C ；所述在鈦金屬薄片表面構(gòu)筑一層排列有序的TW2納米管陣列膜，是利用陽極氧化法在鈦金屬箔片上生長一維有序的二氧化鈦納米管陣列。2)將步驟1)制得的表面構(gòu)筑有銳鈦礦晶型的二氧化鈦納米管陣列的鈦箔片，采用點焊逐片連接，在焊接縫留出1 5mm高凸片，再按所需的聚氯乙烯管徑尺寸卷成圓筒； 使得液體流過時形成湍流，有利于自動攪拌，提高處理效果。在步驟2)中，所述聚氯乙烯管徑的尺寸可為030 80mm。3)將卷成圓筒型的鈦箔片表面構(gòu)筑有二氧化鈦納米管陣列作為光催化劑，鑲套在管徑為30 80mm的聚氯乙烯管內(nèi)壁，鈦箔片背面與聚氯乙烯管內(nèi)壁用硅橡膠粘連固定；4)將紫外燈置于相應直徑尺寸的石英玻璃管中，再將內(nèi)裝紫外燈的石英管垂直安裝在聚氯乙烯管內(nèi)的表面有二氧化鈦納米管陣列的鈦箔圓筒內(nèi)，即形成管道式光催化反應器；5)根據(jù)實際需處理的污水處理量，按步驟1) 4)制備至少4個同樣的管道式光催化反應器，即組裝成列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器。在步驟幻中，所述管道式光催化反應器的長度可為1000 3000mm可調(diào)。所述列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的組裝步驟如下將獲得的3個同樣的管道式光催化反應器的底端與底端相互并聯(lián)連接形成第一列，相同方式組裝第2列的列管式反應器，再分別用一定管徑的聚氯乙烯管將兩列管道式光催化反應器的上端分別串聯(lián)相連，第一列管道式光催化反應器下端作為工業(yè)污水循環(huán)水的入口(與圖4中的污水循環(huán)通道18相同)，第一列管道式光催化反應器下端分別與第1三通開關并聯(lián)連接后與污水輸出通道連接，經(jīng)過光催化降解處理的工業(yè)污水循環(huán)水的出口。所述第1三通開關和第2三通開關用于調(diào)控反應器污水輸入輸出與反應時污水在反應器的內(nèi)部循環(huán)。當污水輸入時，用第2三通開關接通增壓泵和污水循環(huán)處理通道；第 1三通開關接通污水循環(huán)處理通道和第4 6光催化反應區(qū)通道，關閉污水輸出，形成內(nèi)循環(huán)。所述基于一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器的二氧化鈦納米管陣列光催化劑與低壓汞燈的石英管外套距離為3 10mm。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下突出優(yōu)點和顯著的技術效果1)由于二氧化鈦納米管陣列是生長于鈦金屬表面，經(jīng)過熱處理后表面膜層與金屬基底結(jié)合很牢固，解決了納米TiO2顆粒膜催化劑在使用過程中易于脫落以及TiO2納米顆粒催化劑分離和回收困難的問題；2) TiO2納米管陣列結(jié)構(gòu)的光催化劑能有效地與反應液接觸作用，光催化活性高；3)Ti02納米管陣列產(chǎn)生的光生電子和空穴的電勢高，氧化還原性強，可實現(xiàn)對化學污染水體的深度處理；4)采用組裝式TW2納米管陣列結(jié)構(gòu)的光催化劑解決了工業(yè)化應用TW2納米管陣列制備難的技術問題；5)基于一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器可實現(xiàn)工業(yè)廢水的連續(xù)、快速、高效的光催化降解處理；6)該管式光催化反應器在連續(xù)使用100小時后仍然具有很高的光催化活性，對染料溶液的降解率仍在80. 00%以上。本發(fā)明實現(xiàn)了大面積二氧化鈦納米管陣列光催化劑的制備，實現(xiàn)了對印染工業(yè)廢水進行連續(xù)流動、快速高效的光催化降解處理。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例1中的鈦金屬箔片上生長的有序二氧化鈦納米管陣列的俯視SEM圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例1中的鈦金屬箔片上生長的有序二氧化鈦納米管陣列的橫截面SEM圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例1中一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器的光催化劑制備的示意圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明實施例1中一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器的裝置正面示意圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例1中一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器的裝置俯視示意圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例1中一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器用于光催化降解甲基橙溶液時降解率隨PH變化圖(P0代表光氧化， PC代表光催化)。圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例2中一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器用于光催化降解甲基橙溶液時降解率隨濃度變化圖(P0代表光氧化，PC代表光催化)。圖8是根據(jù)本發(fā)明實施例3中一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器用于光催化降解甲基橙溶液時其降解率隨著時間變化圖。
具體實施例方式以下實施例將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。實施例1(1)光催化劑制備量取長度為200mm、寬為200mm的鈦金屬箔片。對其表面進行預處理，室溫下，進行電化學陽極氧化。以鈦金屬箔片為工作電極，不銹鋼為對電極，電極間距為5cm，電解液為0. 3wt. % HF溶液，施加電壓為10 30V，氧化20min即可在基底表面構(gòu)筑一層排列有序的TW2納米管陣列膜。再經(jīng)過450°C熱處理得到銳鈦礦晶形的一維有序的二氧化鈦納米管陣列。圖1和圖2為本實施例得到的在鈦金屬表面上的二氧化鈦納米管陣列的場發(fā)掃描電鏡照片，可看出納米管的平均管徑約為lOOnm，管長為300 400nm。， 且均勻分布(圖1)，并且二氧化鈦納米管陣列是垂直生長在鈦金屬表面上(圖幻。將制備的樣品，曲卷為長200mm、周長為200mm的圓筒狀。相同的方法再制備采用5個圓筒狀的光催化劑。采用點焊逐片連接，在焊接縫留出1 5mm高凸片，所得的光催化劑為長1200mm， 065 mm的圓筒形狀(如圖3所示)。然后將其放入光催化區(qū)通道，利用鈦金屬箔片的自然張力，使其緊貼在聚氯乙烯管壁上。(2)所述列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器如圖4和5所示，設有紫外燈 1、光催化劑2、第1光催化反應區(qū)通道3、第2光催化反應區(qū)通道4、第3光催化反應區(qū)通道 5、第4光催化反應區(qū)通道6、第5光催化反應區(qū)通道7、第6光催化反應區(qū)通道8、潛水泵9、 污水輸入通道10、增壓泵11、第1污水循環(huán)處理通道12、污水輸出通道13、第1三通開關 14、空氣增壓泵15、輸氣通道16、第2三通開關17、第2污水循環(huán)處理通道18。所述紫外燈 1垂直放置于第1光催化反應區(qū)通道3中；所述光催化劑2為圓筒型的鈦箔片表面構(gòu)筑有二氧化鈦納米管陣列，鑲套在第1光催化區(qū)通道3的通道內(nèi)壁上；所述潛水泵9作為污水輸入動力源，所述潛水泵9與污水輸入通道10串聯(lián)連接后與第2三通開關17連接，所述第2 三通開關17再分別與污水循環(huán)處理通道12、增壓泵11連接，所述增壓泵11作為污水循環(huán)動力源；所述增壓泵11與污水循環(huán)處理通道18串聯(lián)相接，再通過連接管道分別與第1 3 光催化反應區(qū)通道3 5的底部并聯(lián)相接，所述第1 3光催化反應區(qū)通道3 5為第一列；所述第1三通開關14和第2三通開關17用于調(diào)控反應器污水輸入輸出與反應時污水在反應器的內(nèi)部循環(huán)；所述第1 6光催化反應區(qū)通道3 8與空氣增壓泵15通過輸出通道16連接；所述第1光催化區(qū)通道3的頂部與所述第4光催化區(qū)通道6頂部串聯(lián)連接， 所述第2光催化區(qū)通道4頂部與所述第5光催化區(qū)通道7頂部串聯(lián)連接，所述第3光催化區(qū)通道5頂部與所述第6光催化區(qū)通道8頂部串聯(lián)連接；所述第4 6光催化反應區(qū)通道 6 8的底部通過連接管道并聯(lián)相接后與第1三通開關14串聯(lián)，第4 6光催化反應區(qū)通道6 8為第二列；所述第1三通開關14再分別與污水循環(huán)處理通道12、污水輸出通道13 連接；所述空氣增壓泵15分別通過輸氣通道16與第1 6光催化反應區(qū)通道3 8的底部并聯(lián)連接。所述紫外燈1可采用30 100W紫外燈。所述第1 6光催化反應區(qū)通道可采用聚氯乙烯管，所述第1 6光催化反應區(qū)通道的外徑可為30 80mm，長度可為1000 3000mm。所述一種通過組裝二氧化鈦納米管陣列為光催化劑的列管道式光催化反應器的半導體為單一的TW2納米管陣列。所述污水輸入通道、污水輸出通道和污水循環(huán)處理通道可選用聚氯乙烯管，所述污水輸入通道、污水輸出通道和污水循環(huán)處理通道的外徑可為20 30mm，長度可為200mm。所述潛水泵9可采用250W潛水泵。所述增壓泵11可采用不銹鋼微型增壓泵。具體組裝步驟取一根外徑為75mm，長度為1200mm的聚氯乙烯管，作為光催化區(qū)通道。取兩個三通接頭分別接在光催化反應區(qū)通道兩端，密封光催化反應區(qū)通道上端口。取兩根外徑為20mm，長度為200mm聚氯乙烯管分別接在上述三通接頭作為反應器污水循環(huán)入口(下端)和循環(huán)輸出口(上端)。將圓筒狀光催化劑鑲套并在光催化反應區(qū)通道內(nèi)部， 鈦箔片背面與聚氯乙烯管內(nèi)壁用硅橡膠粘連固定。將紫外燈置于光催化反應區(qū)通道中心軸位置。從而得到單管道式光催化反應器。然后按照上述步驟，再組裝5個單管道式光催化反應器。取數(shù)根內(nèi)徑為20mm的軟管，采用如圖4所示的排列方式(3個并列為1排，2排串聯(lián))，將6個單管式光催化反應器組裝為列管道式光催化反應器。再取數(shù)根內(nèi)徑為20mm的軟管連接污水輸送動力源的增壓泵和光催化反應區(qū)通道，連接處接上三通開關，可以調(diào)控反應器污水輸入輸出與反應時污水在反應器的內(nèi)部循環(huán)當污水輸入時，用第2三通開關 17接通增壓泵11和污水循環(huán)處理通道12 ；第1三通開關14接通污水循環(huán)處理通道12和第4 6光催化反應區(qū)通道6 8，關閉污水輸出，形成內(nèi)循環(huán)；當污水循環(huán)時增壓泵作為循環(huán)動力源。取數(shù)根硅膠管將空氣增壓泵連接在光催化反應區(qū)通道底部位置。(3)光催化性能測試選擇甲基橙作為模擬印染工業(yè)污水進行光催化實驗。擬定甲基橙的初始濃度為20mg/L，改變?nèi)玖先芤旱膒H值，吸附lh，光照池后，發(fā)現(xiàn)pH值越低， 甲基橙降解率越高(圖6所示)。當pH為2. 7時，甲基橙光催化的降解率為92. 20%。但是與紫外燈光氧化比較，當PH為3時，光催化效果最明顯，效率提高了 82. 07%。實施例2 采用實施例1中的⑴光催化劑和(2)光催化反應器，擬定甲基橙的初始PH值為3。改變?nèi)玖先芤旱臐舛?，同樣吸附lh，光照池后，發(fā)現(xiàn)甲基橙濃度越低，甲基橙的降解率越高(圖6所示)。但是與紫外燈光氧化對比后，發(fā)現(xiàn)甲基橙濃度越高，光催化效果越明顯。當甲基橙初始濃度為30mg/L時，甲基橙光催化降解率為56. 50%，光催化效率提高了 113. 85%。 實施例3 采用實施例1中的⑴光催化劑和(2)光催化反應器，擬定基橙的初始濃度為20mg/L，初始pH值為3。吸附lh，光照池后降解完畢，更換新鮮甲基橙溶液，如此循環(huán)，進行連續(xù)流動光催化。發(fā)現(xiàn)光催化劑使用IOOh后對甲基橙溶液的光催化降解率仍在 80. 00%以上，表明光催化活性可長期穩(wěn)定。
權(quán)利要求
1.一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器，其特征在于設有紫外燈、光催化劑、 第1光催化反應區(qū)通道、第2光催化反應區(qū)通道、第3光催化反應區(qū)通道、第4光催化反應區(qū)通道、第5光催化反應區(qū)通道、第6光催化反應區(qū)通道、潛水泵、污水輸入通道、增壓泵、第 1污水循環(huán)處理通道、污水輸出通道、第1三通開關、空氣增壓泵、輸氣通道、第2三通開關、 第2污水循環(huán)處理通道；所述紫外燈1垂直放置于第1光催化反應區(qū)通道中；所述光催化劑為圓筒型的鈦箔片表面構(gòu)筑有二氧化鈦納米管陣列，鑲套在第1光催化區(qū)通道的通道內(nèi)壁上；所述潛水泵作為污水輸入動力源，所述潛水泵與污水輸入通道串聯(lián)連接后與第2三通開關連接，所述第2三通開關再分別與污水循環(huán)處理通道、增壓泵連接，所述增壓泵作為污水循環(huán)動力源；所述增壓泵與污水循環(huán)處理通道串聯(lián)相接，再通過連接管道分別與第1 3 光催化反應區(qū)通道的底部并聯(lián)相接，所述第1 3光催化反應區(qū)通道為第一列；所述第1三通開關和第2三通開關用于調(diào)控反應器污水輸入輸出與反應時污水在反應器的內(nèi)部循環(huán)； 所述第1 6光催化反應區(qū)通道與空氣增壓泵通過輸出通道連接；所述第1光催化區(qū)通道的頂部與所述第4光催化區(qū)通道頂部串聯(lián)連接，所述第2光催化區(qū)通道頂部與所述第5光催化區(qū)通道頂部串聯(lián)連接，所述第3光催化區(qū)通道頂部與所述第6光催化區(qū)通道頂部串聯(lián)連接；所述第4 6光催化反應區(qū)通道的底部通過連接管道并聯(lián)相接后與第1三通開關串聯(lián)，第4 6光催化反應區(qū)通道為第二列；所述第1三通開關再分別與污水循環(huán)處理通道、 污水輸出通道連接；所述空氣增壓泵分別通過輸氣通道與第1 6光催化反應區(qū)通道的底部并聯(lián)連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器，其特征在于所述紫外燈采用30 100W紫外燈；所述第1 6光催化反應區(qū)通道采用聚氯乙烯管，所述第 1 6光催化反應區(qū)通道的外徑為30 80mm，長度為1000 3000mm。
3.如權(quán)利要求1所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器，其特征在于所述污水輸入通道、污水輸出通道和污水循環(huán)處理通道選用聚氯乙烯管，所述污水輸入通道、 污水輸出通道和污水循環(huán)處理通道的外徑為20 30mm，長度為200mm。
4.如權(quán)利要求1所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器，其特征在于所述潛水泵采用250W潛水泵；所述增壓泵采用不銹鋼微型增壓泵。
5.如權(quán)利要求1所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法，其特征在于包括以下步驟1)在鈦金屬箔片表面制備垂直生長的二氧化鈦納米管陣列作為光催化劑以鈦金屬箔片為工作電極，不銹鋼為對電極，電解液為0. 1 1. Owt. % HF溶液，施加電壓氧化后，即在鈦金屬薄片表面構(gòu)筑一層排列有序的TW2納米管陣列膜，再經(jīng)過熱處理，獲得表面構(gòu)筑有銳鈦礦晶型的二氧化鈦納米管陣列的鈦箔片；2)將步驟1)制得的表面構(gòu)筑有銳鈦礦晶型的二氧化鈦納米管陣列的鈦箔片，采用點焊逐片連接，在焊接縫留出1 5mm高凸片，再按所需的聚氯乙烯管徑尺寸卷成圓筒；3)將卷成圓筒型的鈦箔片表面構(gòu)筑有二氧化鈦納米管陣列作為光催化劑，鑲套在管徑為30 80mm的聚氯乙烯管內(nèi)壁，鈦箔片背面與聚氯乙烯管內(nèi)壁用硅橡膠粘連固定；4)將紫外燈置于相應直徑尺寸的石英玻璃管中，再將內(nèi)裝紫外燈的石英管垂直安裝在聚氯乙烯管內(nèi)的表面有二氧化鈦納米管陣列的鈦箔圓筒內(nèi)，即形成管道式光催化反應器；5)根據(jù)實際需處理的污水處理量，按步驟1) 4)制備至少4個同樣的管道式光催化反應器，即組裝成列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器。
6.如權(quán)利要求5所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述鈦金屬箔片的長度為50 300mm，寬度為50 300mm，厚度為 0. 1 2. 0mm。
7.如權(quán)利要求5所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述工作電極與對電極的間距為5cm ；所述施加電壓氧化的溶液溫度為20 30°C，施加電壓為10 30V，氧化的時間為10 30min。
8.如權(quán)利要求5所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法，其特征在于在步驟1)中，所述排列有序的T^2納米管陣列膜的厚度為0. 3 2 μ m ；所述熱處理的溫度為400 500°C。
9.如權(quán)利要求5所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法，其特征在于在步驟2)中，所述聚氯乙烯管徑的尺寸為030 80 mm。
10.如權(quán)利要求5所述的一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器的制備方法， 其特征在于在步驟幻中，所述管道式光催化反應器的長度為1000 3000mm可調(diào)。
全文摘要
一種列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器及制備方法，涉及一種光催化反應器。提供一種操作簡單、易于實現(xiàn)工業(yè)化應用的列管式納米二氧化鈦管陣列光催化反應器及制備方法。光催化反應器設有紫外燈、光催化劑、第1～6光催化反應區(qū)通道、潛水泵、污水輸入通道、增壓泵、第1污水循環(huán)處理通道、污水輸出通道、第1三通開關、空氣增壓泵、輸氣通道、第2三通開關、第2污水循環(huán)處理通道。先制備垂直生長的二氧化鈦納米管陣列作為光催化劑；采用點焊逐片連接，再卷成圓筒；將卷成圓筒型的鈦箔片表面構(gòu)筑有二氧化鈦納米管陣列作為光催化劑；形成管道式光催化反應器，最后組裝。
文檔編號C02F1/32GK102258971SQ201110158190
公開日2011年11月30日 申請日期2011年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月13日
發(fā)明者呂妙強, 吳奇, 孫嵐, 布俊福, 林昌健, 王成林, 謝鯤鵬, 陳鴻博 申請人:廈門大學