CN103449562A - 一种光催化降解废水中有机污染物的方法及其装置 - Google Patents

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艾天
潘大伟
刘庆玉
于洪梅
陈东雨
李金洋
陈文�
李想道
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Abstract

本发明公开了一种用于光催化降解废水中有机污染物的方法及其装置，有效解决废水污染问题。该方法包括：制得TiO2/Fe3O4核壳式磁载纳米TiO2光催化剂；废水经进水管道进入处理箱；接通绕线电磁铁，使处理箱两侧产生交变磁场；打开排水阀门，将处理完的废水由排水管道排出；利用磁力加热柱使光催化剂恢复活性。该装置包括：磁力加热柱、处理箱、绕线电磁铁、蓄电池、电路板及操控电脑、太阳能电池板和电动阀门。本发明应用广泛，处理时间短且效果好。适用于化工废水、电镀废水、焦化废水等含有机污染物水体的处理且不会造成二次污染；本发明通过太阳能电池板将光能转变为电能，供装置在运行时使用，在节约能源方面占有优势。

Description

一种光催化降解废水中有机污染物的方法及其装置
技术领域
本发明属于有机污染物处理技术领域，尤其是一种光催化降解废水中有机污染物的方法及其装置。
技术背景
治理水体污染是当今世界的一个重点难题。未经处理的废水直接排放是导致水体污染的一个重要因素，它不仅破坏了生态环境，还严重影响了人们的生活。尤其是某些含有毒性有机污染物的工业废水直接排放，导致了更大程度的水体污染。目前，在废水中检测出的有机污染物在2200种以上。废水中常见的有机污染物主要有酚类化合物、苯类化合物、卤烃类化合物等。这些有机污染物进入水体后，使水体中的物质组成发生变化，破坏原有的物质平衡。同时，这些有机污染物能在水体中长期稳定存留，并通过食物链富集最后进入人体，损坏人体健康。目前，对工业废水中有机污染物处理方法有气浮法、吸附法、生物处理法和化学氧化法等。其中，化学氧化法是指有催化剂存在的条件下，氧化剂在水溶液中能诱发产生氧化性极强的羟基自由基，并与有机污染物发生反应，实现对有机物的破坏和分解作用。该方法一直是国内外学者研究的热点。
查阅专利文献，中国专利公开（公告）号CN1O2583935A公开了一种“用于有机废弃物处理的超临界水处理装置及有机废弃物的处理方法”，该方法和装置要求进入反应室的混合物的最优温度和最优压力分别为300℃—500℃和25MPa—30MPa，这无疑会耗费巨大的能量，也会对该装置的性能提出了很高的要求，无形中增加了成本；中国专利公开（公告）号CN1958470公开了一种“气液串联放电降解水中有机污染物的方法和装置”，该方法和装置是将空气或氧气通入气相放电区域，在高压脉冲的作用下形成臭氧，虽然该装置利用了不锈钢金属阻挡网来提高臭氧的利用效率，但仍会有部分臭氧排放到空气中，这不仅会对环境造成污染，若人将其吸入还会对健康造成危害；中国专利公开（公告）号CN201873542U公开了“一种用于大体积水样前处理的有机污染物富集装置”，该装置虽能够实现对同批次水样不同类别有机污染物进行富集，但仅限于富集而并没有对有机污染物进行处理，仍存在不足之处。
发明内容
本发明提供了一种用于光催化降解废水中有机污染物的方法及其装置，有效解决废水污染问题。
一种光催化降解废水中有机污染物的方法，该方法包括以下步骤：
a.以Fe3O4为磁基体，用溶胶—凝胶法进行包裹，制得TiO2/Fe3O4核壳式磁载纳米TiO2光催化剂，以下简称光催化剂；
b.将光催化剂放入处理箱中，打开进水阀门，废水经进水管道进入处理箱；
c.接通绕线电磁铁，使处理箱两侧产生交变磁场，同时磁力加热柱的磁性消失，使具有磁性的光催化剂在废水中来回运动；
d.废水处理后，交变磁场磁性消失，磁力加热柱通磁会重新将光催化剂吸附在其表面上，打开排水阀门，将处理完的废水由排水管道排出，步骤b—d反复操作5-8次；
e.光催化剂在使用5-8次之后活性降低，利用磁力加热柱的加热功能在400-500℃高温下加热约10-15小时,使光催化剂活性恢复，光催化剂重复使用。
一种光催化降解废水中有机污染物的方法采用的装置，该装置包括：磁力加热柱、处理箱、绕线电磁铁、蓄电池、电路板及操控电脑、太阳能电池板和电动阀门。处理箱里面安装着磁力加热柱，处理箱左右两侧是绕线电磁铁，右侧绕线电磁铁的旁边是电路板，电路板连接操控电脑，下方是蓄电池，蓄电池与磁力加热柱、绕线电磁铁、电路板、电动阀门以及太阳能电池板均有线路接通，太阳能电池板安放在整个装置的右上侧。磁力加热柱数量四至六根，通过并联的方式相互连接，且安装位置彼此错开，这有利于光催化剂在废水中来回运动。电动阀门安装在进水管道和排水管道上，实现装置进、排水的自动控制。
本发明与现有同类技术相比，其有益效果是：
一、本发明提供的处理装置结构简单，所有操作均可以在电脑上完成，便于日常运行和维护，使用灵活方便；
二、本发明应用广泛，处理时间短且效果好。适用于化工废水、电镀废水、焦化废水等含有机污染物水体的处理且不会造成二次污染；
三、本发明通过太阳能电池板将光能转变为电能，供装置在运行时使用，在节约能源方面占有优势。
附图说明
图1是一种光催化降解废水中有机污染物的方法采用的装置结构示意图。
图中：1-磁力加热柱；2-处理箱；3-绕线电磁铁；4-蓄电池；5-电路板及操控电脑；6-太阳能电池板；7-电动阀门；8-进水管道；9-排水管道。
具体实施方式
以下结合附图用实施例对本发明作进一步阐述。
如图1所示，一种光催化降解废水中有机污染物的方法采用的装置由磁力加热柱1、处理箱2、绕线电磁铁3、蓄电池4、电路板及操控电脑5、太阳能电池板6、电动阀门7、进水管道8和排水管道9组成。其中绕线电磁铁3、蓄电池4和电动阀门7各有两个，磁力加热柱1共计四根。
一种光催化降解废水中有机污染物的方法如下：
以Fe3O4为磁基体，用溶胶—凝胶法进行包裹，制得TiO2/Fe3O4核壳式磁载纳米TiO2光催化剂，以下简称光催化剂。将光催化剂放入处理箱2中，废水通过进水管道8进入到处理箱2中，此时，光催化剂依附在磁力加热柱1上。当废水量达到处理箱2体积的三分之二后，电路板及操控电脑5控制电动阀门7，使进水管道8自动关闭，处理箱2两侧的绕线电磁铁3产生交变磁场，同时，磁力加热柱1的磁性消失。光催化剂在磁力的作用下离开磁力加热柱1并在废水中来回运动，太阳光在光催化剂的作用下分解有机污染物，净化废水。污水净化后，断掉绕线电磁铁3产生交变磁场，同时，磁力加热柱1恢复磁性，光催化剂重新吸附其表面上，再将处理后的废水由排水管道9自动排出。光催化剂在使用6次之后利用磁力加热柱1将其在450℃高温下加热12小时，使其活性恢复，能够重复使用。
上述实施例仅用于详细叙述本发明，方法中的工艺参数及各部件的数量、位置可以有所变化。凡是根据本发明原理进行的等同变换，均在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种光催化降解废水中有机污染物的方法，其特征是该方法包括以下步骤：
a.以Fe3O4为磁基体，用溶胶—凝胶法进行包裹，制得TiO2/Fe3O4核壳式磁载纳米TiO2光催化剂，以下简称光催化剂；
b.将光催化剂放入处理箱中，打开进水阀门，废水经进水管道进入处理箱；
c.接通绕线电磁铁，使处理箱两侧产生交变磁场，同时磁力加热柱的磁性消失，使具有磁性的光催化剂在废水中来回运动；
d.废水处理后，交变磁场磁性消失，磁力加热柱通磁会重新将光催化剂吸附在其表面上，打开排水阀门，将处理完的废水由排水管道排出，步骤b—d反复操作5-8次；
e.光催化剂在使用5-8次之后活性降低，利用磁力加热柱的加热功能在400-500℃高温下加热10-15小时,使光催化剂活性恢复，光催化剂重复使用。
2.权利要求1所述的一种光催化降解废水中有机污染物的方法采用的装置，其特征是该装置包括：磁力加热柱、处理箱、绕线电磁铁、蓄电池、电路板及操控电脑、太阳能电池板和电动阀门，处理箱里面安装着磁力加热柱，处理箱左右两侧是绕线电磁铁，右侧绕线电磁铁的旁边是电路板，电路板连接操控电脑，下方是蓄电池，蓄电池与磁力加热柱、绕线电磁铁、电路板、电动阀门以及太阳能电池板均有线路接通，太阳能电池板安放在整个装置的右上侧，磁力加热柱数量四至六根，通过并联的方式相互连接，且安装位置彼此错开，电动阀门安装在进水管道和排水管道上，实现装置进、排水的自动控制。
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