專利名稱：一種便攜式處理有機(jī)廢水的光催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種光催化反應(yīng)器，尤其涉及一種便攜式處理有機(jī)廢水的光催化反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
隨著現(xiàn)代工業(yè)的蓬勃發(fā)展，廢水的排放量也日益增加，各種環(huán)境污染日趨嚴(yán)重。從目前應(yīng)用的廢水處理技術(shù)上看，能有效去除有機(jī)廢水的方法有吸附法、混凝法、生物法、膜分離法、化學(xué)氧化法以及電絮凝法等，其中化學(xué)氧化法不僅效果好，而且經(jīng)濟(jì)，操作簡便。光催化氧化技術(shù)作為一種高級(jí)氧化技術(shù)近年受到國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注。幾乎所有的有機(jī)物在光催化作用下可以完全氧化為C02、H2O等簡單無機(jī)物。高級(jí)氧化法的一個(gè)嚴(yán)重不足之處是處理費(fèi)用較高以及回收復(fù)雜，從而限制了它的廣泛使用，因而尋找一種易回收，處理效果好的新型催化劑至關(guān)重要。近年來半導(dǎo)體光催化劑的應(yīng)用領(lǐng)域研究取得了很大進(jìn)展，特別是在可見光下有催化性能的光催化劑已成為目前最引人注目的環(huán)境凈化材料，廣泛應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)的各個(gè)領(lǐng)域，如光催化降解廢水中的染料、農(nóng)藥等有機(jī)污染物。最近報(bào)道的Bi2W06、BiVO4等具有較好的光催化活性，并且具有結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、無毒性、強(qiáng)酸性和強(qiáng)氧化性等優(yōu)點(diǎn)，成為雙功能性催化材料，引起了許多化學(xué)工作者的極大興趣。Chunying Wang (Chunying Wang, Hao Zhang, Fang Li and Lingyan Zhu. Degradation and Mineralization of Bisphenol A by Mesoporous Bi2WO6 under Simulated Solar Light Irradiation. Environ. Sci. Technol. 2010, 44，6843 - 6848)等人利用水熱合成法在不同pH條件下制備出性能不一樣的鎢酸鉍，用來降解羅丹明B，結(jié)果表明pH為11時(shí)制備出的鎢酸鉍催化效果最好， 比P25有更高的降解效率，并利用高效液相色譜檢測(cè)中間產(chǎn)物，給出了降解機(jī)理。Juan Su (Juan SujXiao-Xin ZoujGuo-Dong Li，Xiao Weij Chang YanjYu-Ning Wang, Jun Zhao，Li-Jing Zhou, and Jie-Sheng Chen. Macroporous V2O5-BiVO4 Composites: Effect of Heterojunction on the Behavior of Photogenerated Charges)等人利用V2O5與BiVO4 復(fù)合制備出的催化劑用來降解亞甲基藍(lán)，其效果良好。據(jù)資料表明，很多專利也涉及了多種類型的光催化反應(yīng)器，比如平板型和淺池型結(jié)構(gòu)的光催化反應(yīng)器已被用于光降解研究和水處理研究中，并取得了一些成功，但是也存在也一些缺點(diǎn)，比如占地面積大，水利復(fù)合小、使用人造光源、操作不方便等。特別是處理小范圍溶度高的有機(jī)廢水，大型設(shè)備不適宜運(yùn)用，因此為了更好的解決此類有機(jī)廢水的污染問題，就需要一種高效、簡單、便攜式的光催化反應(yīng)器。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種便攜式處理有機(jī)廢水的光催化反應(yīng)器，該反應(yīng)器解決現(xiàn)有技術(shù)存在的工藝流程復(fù)雜、設(shè)備多、二次污染等的問題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，它包括透光的圓柱形殼體、曝氣頭、曝氣管、光催化板、進(jìn)水口、出水口、過濾網(wǎng)，其特征是透光的圓柱形殼體內(nèi)的一端放置有曝氣頭，曝氣頭連接曝氣管，曝氣管的長度與透光的圓柱形殼體高度相當(dāng)，所述的曝氣管的管壁上交錯(cuò)連接若干個(gè)光催化板，透光的圓柱形殼體的兩端分別開有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口分別設(shè)有過濾網(wǎng)。其有機(jī)廢水的處理方法是待處理的有機(jī)廢水經(jīng)過上下兩端開口處的過濾網(wǎng)先進(jìn)行預(yù)處理，以除掉較大的顆粒物；濾液流進(jìn)反應(yīng)器中，通過20 150ml/min速度的曝氣作用，使廢水與催化劑充分并且反復(fù)接觸，再通過可見光的照射作用，使催化劑產(chǎn)生· OH 和· OOH自由基，運(yùn)用這種超強(qiáng)的氧化能力將有機(jī)廢水降解并礦化為水和二氧化碳，最后在曝氣作用的帶動(dòng)下，從兩端開口處排出，于此同時(shí)新的廢水也鼓入反應(yīng)器中繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。光反應(yīng)器材質(zhì)采用能很好通過可見光的材料，這些材料可選用硬質(zhì)無色透明的硅酸鹽玻璃或者石英玻璃。光催化反應(yīng)可用太陽光也可用人照光源，如果再太陽光不強(qiáng)的情況下，還可以在該反應(yīng)器上加上聚光鏡，提高光強(qiáng)。向反應(yīng)器底部曝氣來實(shí)現(xiàn)有機(jī)物與催化劑表面充分接觸，空氣既可以對(duì)廢水進(jìn)行攪拌、可以傳熱傳質(zhì)，也可以為光催化反應(yīng)提供足夠的氧。催化劑可采用鎢酸鉍、釩酸鉍，三氧化鎢等可見光有響應(yīng)的半導(dǎo)體，載體可采用導(dǎo)電玻璃或者鈦片等有傳輸電子能力的材料，運(yùn)用溶膠凝膠法或者浸漬提拉法等方法將光催化劑固定與載體上。用復(fù)合好的光催化劑組合成光催化劑圓盤，垂直于反應(yīng)器中間的曝氣管，根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求，可設(shè)置不同數(shù)量的光催化劑圓盤，它們互相平行，但是頁面是空間交錯(cuò)的。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是1、該反應(yīng)器體積較小，方便攜帶，適合處理范圍小的高濃度有機(jī)廢水。2、從反應(yīng)器中催化劑的存在狀態(tài)來說，它與板狀結(jié)構(gòu)的載體結(jié)合，組合成光催化劑圓盤，光催化的有效面積大，加強(qiáng)了催化效率，便于回收利用。3、從反應(yīng)所需的光源來說，可直接運(yùn)用太陽光進(jìn)行反應(yīng)，在特殊天氣情況下可運(yùn)用人工光源。4、從處理效果來說，與光催化劑結(jié)合的載體是采用有傳輸電子能力的材料(導(dǎo)電能力)，從而降低了光催化劑中電子和空穴的復(fù)合速率，使其降解效果達(dá)到更佳。5、這套有機(jī)廢水處理裝置可適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展，所用的材料可以在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上進(jìn)行改革，無需拆除重建。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，1、透光的圓柱形殼體2、曝氣頭3、曝氣管4、光催化板5、進(jìn)水口 6、出水口 7、過濾網(wǎng)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，透光的圓柱形殼體1內(nèi)的一端放置有曝氣頭2，曝氣頭2連接曝氣管3，曝氣管3的長度與透光的圓柱形殼體1高度相當(dāng)，所述的曝氣管3的管壁上交錯(cuò)連接若干個(gè)光催化板4，透光的圓柱形殼體1的兩端分別開有進(jìn)水口 5和出水口 6，進(jìn)水口 5和出水口 6分別設(shè)有過濾網(wǎng)7。使用時(shí)，該反應(yīng)器對(duì)5L、0.01mmol/L的甲基橙染料廢水進(jìn)行降解處理。在太陽光下，將裝有2塊光催化板的反應(yīng)器水平放入廢水中，曝氣機(jī)的曝氣量調(diào)節(jié)為lOOml/min，經(jīng)過Ih的光降解作用后，廢水顏色接近無色，說明甲基橙被基本降解完全，脫色率達(dá)到98%。
權(quán)利要求1. 一種便攜式處理有機(jī)廢水的光催化反應(yīng)器，它包括透光的圓柱形殼體、曝氣頭、曝氣管、光催化板、進(jìn)水口、出水口、過濾網(wǎng)，其特征是透光的圓柱形殼體內(nèi)的一端放置有曝氣頭，曝氣頭連接曝氣管，曝氣管的長度與透光的圓柱形殼體高度相當(dāng)，所述的曝氣管的管壁上交錯(cuò)連接若干個(gè)光催化板，透光的圓柱形殼體的兩端分別開有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口分別設(shè)有過濾網(wǎng)。
專利摘要一種便攜式處理有機(jī)廢水的光催化反應(yīng)器，透光的圓柱形殼體內(nèi)的一端放置有曝氣頭，曝氣頭連接曝氣管，曝氣管的長度與透光的圓柱形殼體高度相當(dāng)，所述的曝氣管的管壁上交錯(cuò)連接若干個(gè)光催化板，透光的圓柱形殼體的兩端分別開有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口分別設(shè)有過濾網(wǎng)。本實(shí)用新型的技術(shù)效果是該反應(yīng)器體積較小，方便攜帶，適合處理范圍小的高濃度有機(jī)廢水。
文檔編號(hào)C02F1/72GK202099089SQ201120220620
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年6月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月27日
發(fā)明者馮燁, 尹貞, 張鈞超, 李薛君, 陳素華 申請(qǐng)人:南昌航空大學(xué)