CN109110868A - 一种丝网型TiO2纳米材料光电催化处理有机废水的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种丝网型TiO2纳米材料光电催化处理有机废水的工艺，不受水中盐类、污染物种类等波动冲击，能对废水进行多重循环降解。其提供一种深度处理装置，该装置是一种两电极光电催化体系，多层丝网型光催化材料均分在处理装置腔体中作为工作电极，石墨电极作为对电极，紫外光源对称居中固定在每两层光催化材料之间。每一层光催化材料是以Ti网为基材，通过阳极氧化的方法在Ti丝网上生成一层TiO2纳米管阵列。处理过程中，有机废水通过右侧水泵导流，废水依次接触各层催化材料，通过光电催化降解完成后，从右侧的出水口排出。
Description
技术领域
本发明设计光电催化处理有机废水领域，特别涉及一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺。
背景技术
二氧化钛（TiO2）作为一种环境友好的污染处理材料,在环保和节能方面的应用前景受到广泛关注,主要被应用于废水、废气处理及抗菌、自清洁产品的开发等领域。TiO2主要有三种形态锐钛矿、金红石型和板钛矿。通常主要应用的光催化活性形态为锐钦矿和金红石型两种。1976年,来自加拿大的科学研究者等成功将光催化技术应用于水体中有机污染物的降解。在紫外光条件下,利用溶液体系中悬浮的材料对多氯联苯液实施光解脱氯研究,结果表明经过的光解,林的多氯联苯可全部脱氯。这一研究的实施为光催化降解环境中有机污染物的处理开辟了新的途径,显示出光催化技术在污水治理方面的重要意义。但是长期以来，光催化技术的处理效率始终难以达到实际应用的水平，主要原因在于光生电子和空穴的复合率高及粉末催化剂的回收利用问题。光电催化技术作为一种电化学辅助的光催化反应技术，通过施加一定的偏电压，使光生电子迁移至外电路，从而抑制光生电子和空穴的复合。空穴在催化剂表面累积，并发生进一步反应以去除污染物，从而解决了光催化中电子空穴对严重的复合问题。
有机废水易造成水质富营养化，危害比较大，有机废水中有机污染物浓度高、结构稳定、生化性差，常规工艺难以实现达标排放，且处理成本高，如果有机废水未经处理直接排放，废水中的有机物以悬浮或溶解状态存在于污水中，会通过微生物的生物化学作用而分解，在其分解过程中消耗氧气，造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长，若被人体饮用，会危害身体健康，水中溶解氧耗尽后，有机物进行厌氧分解，产生硫化氢、氨和硫醇等难闻气味，使水质恶化，因此生物废水在排放前必须经过净化处理来尽可能彻底的除掉有机成分，随着人们对于环保问题的重视，废水处理设备的要求也不断的提高，用于废水处理的过滤装置也不例外，市面上销售的用于废水处理的过滤装置琳琅满目，但是现在市场上销售的用于废水处理的过滤装置过滤材料单一，废水不能均匀的过滤，工作效率低，过滤速率较差，不能够有效的对有机废水进行过滤，容易造成二次污染，为此，本发明提出一种新型光电催化降解的有机废水处理系统。
发明内容
本发明的目的在于克服传统的现有技术的不足，通过对废水进行多重循环降解的形式，提供一种基于光电催化的降解有机废水处理系统和深度处理方法，并实现稳定处理并达标排放或回收二次使用的目的。
为解决上述技术问题，本发明采取光电催化降解废水处理的工艺，其多层丝网型光电催化材料均分在处理装置内一侧间隔设置有丝网型TiO2纳米管光催化材料连接电源正极作为工作电极，石墨片连接作为对电极。阳极板采用丝网型光催化材料；所述系统的具体装置由多层光催化材料分为均等的各个光催化间隔。丝网型TiO2光催化材料的孔径为0.1~0.3毫米，每一层光催化材料是由若干个光电催化氧化单元组成，紫外光源对称居中固定在每两层光催化材料间。整个设备内部无其余空隙，保证废水只能通过光催化材料通过设备到出水口。
本发明采取的光电催化降解废水处理的工艺，不受水中盐类、污染物种类等波动冲击，可实现废水达标排放或二次使用。有机废水首先经入水口接触每一层光催化材料，在直流电和紫外光源的共同作用下进行光电催化反应。光电催化反应是在紫外光的照射下，TiO2纳米光催化剂溢出光生载流子，在一定偏压下光生电子和空穴有效分离。光生电子通过外电路到达对电极上并和O2反应生成超氧自由基，超氧自由基能降解水中有机物；同时光生空穴能直接氧化有机污染物，从而达到深度处理废水的目的。电催化反应具体则是通过阳极电极与石墨复合的阴极电极、光催化材料之间进行。其中阳极板的光催化材料以Ti丝网为基材，Ti丝网通过阳极氧化的方法在丝上覆盖生成一层TiO2纳米管阵列。然后通过右侧水泵导流，一次处理的废水通过Ti丝网的孔隙后依次与接下来的光催化材料接触，通过光电催化降解剩余物质，经过多次处理的废水通过右侧的出水口排出。
装置在运行过程中，由于光和电的协同作用，相对于单一场对废水中有机物进行催化氧化有明显的优点，主要表现为：光催化作用产生的羟基自由基、超氧自由基可作为光催化反应的重要活性因子被直接利用到降解有机物反应中；同时，光催化反应所产生的光生电子和空穴在施加偏压的作用下更容易有效分离，增加了降解有机污染物的效率。并且，由于光催化反应降解有机物的活性较强，此种光电协同作用又可以避免有机物的中间产物在电极表面形成钝化膜，解决了电极易失活的问题。
进一步地，丝网型TiO2光催化材料为80~300目的Ti丝网，在Ti丝网上通过化学刻蚀的方法表面覆盖二氧化钛纳米管，有效的增强其光电催化性能。
进一步地，丝网型TiO2光催化材料的孔径为0.15mm~0.3mm，可以将体积较大的物品或者颗粒隔离在光催化材料左侧，避免颗粒物堵塞，同时不影响水的透过；在废水通过每一层光催化材料时，在紫外灯和直流电的双重作用下，对废水进行重复过滤。
进一步地，TiO2催化剂网电极和石墨对电极之间施加0.1 V~2 V的直流电压。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1. 本发明采取的光电催化降解废水处理的工艺，相较于传统的添加净化剂的废水处机，光电催化降解法不仅效率高，成本低，而且不会造成二次污染，可以持续循环利用。
2. 本发明采取的光电催化降解废水处理的工艺同时具有过滤的作用，相较于传统的过滤装置，本发明提出的光电催化降解装置拥有2~5层过滤网，并且可以通过调节水泵来控制废水的流速，针对不同污染程度的废水调整合理的废水流速，提升降解效率，降低成本。
3．本发明采取的光电催化降解废水处理的工艺所需使用的二氧化碳Ti丝网光催化材料易于制备，能长时间维持性能，并且更换方便，绿色安全无毒，对环境没有任何污染。
附图说明
图1为本发明中基于光电催化的降解有机废水的深度处理装置的整体结构分布示意图；
以上附图中：1. 丝网型光催化材料；2. 石墨对电极；3.紫外灯；4.插槽；5.进水管；6.出水管；7.水泵；8.直流电源；9.反应箱。
图2为本发明光电催化降解有机废水的装置的电化学示意图。
图3中A为未加工处理的Ti丝网实物图；B为Ti丝网光催化材料的实物图；C为Ti丝网丝上二氧化钛纳米管阵列扫描电镜图。
图4中A为Ti丝网上二氧化钛纳米管整体的投射电镜图；B为Ti丝网上的二氧化钛纳米管截面上的投射电镜图。
图5位本发明基于光电催化的吸收降解效果图。
具体实施方式
下面结合附图及具体应用实施例对本发明作进一步描述，具体实施例不对本发明的技术方案构成限定。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均为市购。
下面结合具体的实施例及对比例对本发明作进一步的说明 ：
实施例 1
在池中倒入50 L，浓度为 20 mg/L 的甲基橙溶液工业印染废水，使用2层200 目的TiO2纳米管阵列过滤网做催化材料，利用稳压电源将给入电压控制在 1 V，开启紫外光（175 W） 催化，实现光电场耦合进行光催化，每个小时取一次样测量甲基橙的降解率，绘制降解率随时间变化的曲线图，结果由5可知，1小时之内降解率达到 9.2%，反应 6小时降解率达到 49.5%。
实施例 2
在池中倒入50 L，浓度为 20 mg/L 的甲基橙溶液工业印染废水，使用3层200 目的TiO2纳米管阵列过滤网做催化材料，利用稳压电源将给入电压控制在1 V，开启紫外光（175W） 催化，实现光电场耦合进行光催化，每个小时取一次样测量甲基橙的降解率，绘制降解率随时间变化的曲线图，结果由图5可知，1小时之内降解率达到 12.3%，反应 6小时降解率达到 67.7%。
实施例 3
在池中倒入50 L，浓度为 20 mg/L 的亚甲基蓝溶液工业印染废水，使用3层100 目的TiO2纳米管阵列过滤网做催化材料，利用稳压电源将给入电压控制在 0.5 V，开启紫外光（175 W） 催化，实现光电场耦合进行光催化，每个小时取一次样测量甲基橙的降解率，绘制降解率随时间变化的曲线图，结果由图5可知，1小时之内降解率达到 7.9%，反应 6小时降解率达到 46.2 %。
实施例 4
在池中倒入50 L，浓度为 20 mg/L 的亚甲基蓝溶液工业印染废水，使用3层300 目的TiO2纳米管阵列过滤网做催化材料，利用稳压电源将给入电压控制在 2 V，开启紫外光（175 W） 催化，实现光电场耦合进行光催化，每个小时取一次样测量甲基橙的降解率，绘制降解率随时间变化的曲线图，结果由图5可知，1小时之内降解率达到 13.2 %，反应 6小时降解率达到 79.8 %。
实施例 5
在池中倒入50 L，浓度为 20 mg/L 的甲基橙、亚甲基蓝混合印染废水，使用3层200 目的TiO2纳米管阵列过滤网做催化材料，利用稳压电源将给入电压控制在 2 V，开启紫外光（175 W） 催化，实现光电场耦合进行光催化，每个小时取一次样测量甲基橙的降解率，绘制降解率随时间变化的曲线图，结果由图5可知，1小时之内降解率达到 10.3%，反应 6小时降解率达到 58.6 %。
通过以上实例比较可知，在其他降解条件均相同的条件下，更高的电场下可以有效提高本系统的降解效率，而在本实施例对工业有机废水的有效处理上，可以看出本发明装置具有极大的优越性，可大大提高有机物的降解速率及降解率。
Claims (8)
1.一种丝网型TiO2纳米材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，提供一种基于光电催化的降解有机废水的深度处理装置，对废水进行多重循环降解，多层丝网型光催化材料均分在处理装置腔体中作为工作电极，石墨电极作为对电极，其中丝网型光催化材料与直流电源的正极相连，石墨电极与直流电源的负极相连，阳极板采用丝网型光催化材料，阴极板采用石墨板；装置内包含的光催化材料将其分为均等的多个光催化间隔，每一层丝网型光催化材料是钛(Ti)丝网的丝上覆盖生成一层TiO2纳米管阵列，丝网型光催化材料同时可以作为过滤装置起到过滤水中大颗粒杂质的作用；有机废水首先经入水口接触第一层丝网型光催化材料，在直流电和紫外光源的协同作用下进行光电催化反应，光生电子通过外电路到达对电极上并和O2反应生成超氧自由基，超氧自由基能降解水中有机物；同时光生空穴能直接氧化有机污染物，从而达到深度处理废水的目的；紫外光源对称居中固定在每两层丝网型光催化材料之间，保证废水在装置中只能通过光催化材料到达出水口；通过右侧水泵导流，一次处理的废水通过第一层丝网型光催化材料的孔隙后，依次与接下来的丝网型光催化材料接触，通过光电催化降解剩余有机污染物，经过多次处理的废水经水泵驱动通过右侧的出水口排出。
2.根据权利要求1所述的一种基于丝网型TiO2纳米管阵列光电催化深度处理有机废水的工艺，其特征在于，所述光电催化降解有机废水的深度处理装置中，光电催化通过2~5层丝网型光催化材料来进行，并且可以通过调节水泵来控制废水的流速。
3.根据权利要求1所述的一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，所述光催化材料的孔径为0.1~0.3毫米。
4.根据权利要求1所述的一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，光催化材料为80~300目的Ti丝网，在Ti丝网上通过化学刻蚀或阳极氧化的方法表面覆盖TiO2纳米管阵列。
5.根据权利要求4所述的一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，在Ti丝网上制备的TiO2纳米管阵列的管径在300纳米内。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，阳极板和阴极板之间通0.1V~2V的直流电。
7.根据权利要求1-5所述的一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，所述阴极板的石墨电极可换成铂电极。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种丝网型TiO2光催化材料光电催化处理有机废水的工艺，其特征在于，光电催化作用产生的羟基自由基、氧气、原位氧可作为光催化反应的重要活性因子被直接利用到光催化反应中，同时，光催化反应所产生的载流子、电荷等中间产物可以被电催化所利用，加快了电催化反应的效率。
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|---|---|---|---|---|
| CN109851114A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-06-07 | 北京今大禹环境技术股份有限公司 | 一种基于光电催化的焦化废水反渗透浓水中有机污染物的处理方法 |
| CN110655143A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-07 | 南京工程学院 | 一种固定式光催化旋流反应器及其构建方法和应用 |
| CN110748997A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-04 | 上海莒纳新材料科技有限公司 | 一种新型空气净化系统 |
| CN110748996A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-04 | 上海莒纳新材料科技有限公司 | 一种新型空气净化器 |
| CN110787784A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-14 | 华南农业大学 | 一种丝网型TiO2纳米管阵列光催化降解VOCs的装置及方法 |
| CN115180684A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-10-14 | 浙江百能科技有限公司 | 复合光催化剂应用于有机废水净化耦合制氢的方法及装置 |
-
2018
- 2018-09-01 CN CN201811016004.3A patent/CN109110868A/zh active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109851114A (zh) * | 2019-02-15 | 2019-06-07 | 北京今大禹环境技术股份有限公司 | 一种基于光电催化的焦化废水反渗透浓水中有机污染物的处理方法 |
| CN110787784A (zh) * | 2019-10-15 | 2020-02-14 | 华南农业大学 | 一种丝网型TiO2纳米管阵列光催化降解VOCs的装置及方法 |
| CN110655143A (zh) * | 2019-11-07 | 2020-01-07 | 南京工程学院 | 一种固定式光催化旋流反应器及其构建方法和应用 |
| CN110748997A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-04 | 上海莒纳新材料科技有限公司 | 一种新型空气净化系统 |
| CN110748996A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-04 | 上海莒纳新材料科技有限公司 | 一种新型空气净化器 |
| CN115180684A (zh) * | 2022-09-13 | 2022-10-14 | 浙江百能科技有限公司 | 复合光催化剂应用于有机废水净化耦合制氢的方法及装置 |
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