CN110627278B - 一种废水处理装置和工艺及使用的光催化剂的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种废水处理装置和工艺及使用的光催化剂的制备方法，其中，装置包括废水收集装置和催化剂溶液混合装置，所述废水收集装置和催化剂溶液混合装置分别与混合搅拌装置的进口相连，混合搅拌装置的第一出口通过光催化反应装置和COD在线检测装置与超滤装置相连；超滤装置的合格水通道通过超滤水池与反渗透装置相连，反渗透装置的合格水通道通过净化水池与生产用水系统管网相连；具有结构简单、能耗低、成本低、易实现、工艺流程简便、且在降解废水中COD含量的过程中不产生新污染源的优点。
Description
技术领域
本发明属于废水处理技术领域，具体涉及一种废水处理装置和工艺及使用的光催化剂的制备方法。
背景技术
光催化氧化（PhotocatalyticOxidation）是一种新型现代水处理技术，具有工艺简单、能耗低、易操作、无二次污染等特点，尤其对一些工业废水COD的降解有更显著的效果。TiO2是一种有着广阔应用潜力的光催化材料，因其具有比较高的光催化活性、稳定的化学性质以及价廉易得等特点广泛应用于新能源和环境治理等领域，一维TiO2纳米线具有比表面积大、光生电子空穴对易分离等优点，是高性能光催化剂合理的纳米结构选择。由于TiO2是一种宽带隙n型半导体，其禁带宽度为3.2eV(锐钛矿)或3.0eV(金红石)，且受光激发产生的电子空穴对容易重新复合以及光量子效率较低。因此目前的TiO2光催化剂存在着降解速率的缺陷，从而制约着其工业化应用与发展。目前常见的废水处理技术主要为生物处理技术、膜分离技术、电化学技术等，但现有技术存在能耗高、可废水回收利用率低以及处理费用高等不足。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的缺陷，而提供一种结构简单、能耗低、成本低、在降解废水中COD的效率可达88%，且由于光催化剂在光的作用下形成了氧化-还原体系，从而氧化或还原有机物、无机物等进而解决了材料本身对环境的污染、且可有效提升废水回收率及减少废水外排的废水处理装置和工艺及使用的光催化剂的制备方法。
本发明的目的是这样实现的：一种废水处理装置，包括废水收集装置和催化剂溶液混合装置，所述废水收集装置和催化剂溶液混合装置分别与混合搅拌装置的进口相连，混合搅拌装置的第一出口通过光催化反应装置和COD在线检测装置与超滤装置相连；超滤装置的合格水通道通过超滤水池与反渗透装置相连，反渗透装置的合格水通道通过净化水池与生产用水系统管网相连。
优选地，所述混合搅拌装置的第二出口通过第一泵与污水处理系统的进口相连，COD在线检测装置和超滤装置之间设有三通，三通的第三端通过第二泵与污水处理系统的进口相连；超滤装置的废水通道通过第三泵与污水处理系统的进口相连。
优选地，所述反渗透装置的废水通道通过反渗透废水池和第八泵与企业污水处理管网相连。
优选地，所述废水收集装置和混合搅拌装置之间设有第四泵，催化剂溶液混合装置和混合搅拌装置之间设有第五泵，混合搅拌装置的第一出口和光催化反应装置之间设有第六泵，三通和超滤装置之间依次设有第一阀门和第七泵，超滤装置的合格水通道和超滤水池之间设有第二阀门，超滤水池与反渗透装置之间设有第九泵，反渗透装置的合格水通道上设有第三阀门，净化水池与生产用水系统管网之间设有第十泵。
优选地，所述废水收集装置和混合搅拌装置之间设有第一流量计，催化剂溶液混合装置和混合搅拌装置之间设有第二流量计，光催化反应装置上设有计时模块；所述第一流量计、第二流量计、计时模块和COD在线检测装置分别与PLC控制装置的信号输入端相连，PLC控制装置的信号输出端分别与第四泵、第五泵、第一阀门、第七泵和第二泵相连。
优选地，所述催化剂溶液混合装置和混合搅拌装置的顶部均设有搅拌电机，搅拌电机的主轴与装置内部的搅拌器相连。
优选地，所述光催化反应装置包括光催化反应壳体，光催化反应壳体的内部设有可旋转透明罩，可旋转透明罩的底部与设置在光催化反应壳体外部的反应搅拌电机相连，可旋转透明罩的内部设有螺旋式氙灯灯管。
一种废水处理装置的工艺，该工艺包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:10-20；
步骤2：废水收集装置用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵和第四泵进入混合搅拌装置内，通过搅拌器将混合搅拌装置中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵进入光催化反应装置内，开启反应搅拌电机以及螺旋式氙灯灯管，使可旋转透明罩旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置中进行COD含量检测，当检测出COD含量小于10mg/L时，通过第七泵将分析合格的废水送至超滤装置中；
步骤6：通过超滤装置后合格的水通过合格水通道进入超滤水池内，超滤水池内的超滤合格水进入反渗透装置中；
步骤7：通过反渗透装置的合格水通过合格水通道进入净化水池内，最终通过第十泵进入生产用水系统管网中循环使用。
优选地，当光催化反应装置出现故障无法运行时，步骤3中搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过混合搅拌装置的第二出口和第一泵进入污水处理系统内进行处理；所述步骤5中当检测出COD含量大于10mg/L时，关闭第一阀门，使分析不合格的废水通过第二泵进入污水处理系统内进行处理；所述步骤6中通过超滤装置的废水通过超滤装置的废水通道和第三泵进入污水处理系统内进行处理；所述步骤7中通过反渗透装置的废水通过反渗透装置的废水通道、反渗透废水池和第八泵进入企业污水处理管网内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇50-100份和钛酸丁酯2.5-5份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇80-200份和Degussa P25粉末0.6-1.5份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至1-3，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
本发明能有效降低废水中COD含量以及达到使废水重新进行回收利用的目的，P25-TiO2复合型光催化剂降解废水中COD的效率高可达88%，且由于其在光的作用下，形成了氧化-还原体系，从而氧化或还原有机物、无机物等，进而解决了材料本身对环境的污染；具有结构简单、能耗低、成本低、易实现、工艺流程简便、且在降解废水中COD含量的过程中不产生新污染源的优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的光催化反应装置结构示意图。
图3为本发明控制原理图。
图4为本发明实验例中纯TiO2光催化剂和P25-TiO2复合型光催化剂降解废水中COD的速率示意图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部件。为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。
如图1、2、3所示，本发明为一种废水处理装置和工艺及使用的光催化剂的制备方法，其中废水处理装置，包括废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3，所述废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3分别与混合搅拌装置6的进口相连，混合搅拌装置6的第一出口通过光催化反应装置9和COD在线检测装置10与超滤装置16相连；超滤装置16的合格水通道通过超滤水池18与反渗透装置21相连，反渗透装置21的合格水通道通过净化水池24与生产用水系统管网28相连。所述混合搅拌装置6的第二出口通过第一泵15与污水处理系统14的进口相连，COD在线检测装置10和超滤装置16之间设有三通，三通的第三端通过第二泵13与污水处理系统14的进口相连；超滤装置16的废水通道通过第三泵19与污水处理系统14的进口相连。所述反渗透装置21的废水通道通过反渗透废水池23和第八泵25与企业污水处理管网26相连。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第四泵2，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第五泵5，混合搅拌装置6的第一出口和光催化反应装置9之间设有第六泵8，三通和超滤装置16之间依次设有第一阀门11和第七泵12，超滤装置16的合格水通道和超滤水池18之间设有第二阀门17，超滤水池18与反渗透装置21之间设有第九泵20，反渗透装置21的合格水通道上设有第三阀门22，净化水池24与生产用水系统管网28之间设有第十泵27。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第一流量计33，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第二流量计34，光催化反应装置9上设有计时模块35；所述第一流量计33、第二流量计34、计时模块35和COD在线检测装置10分别与PLC控制装置36的信号输入端相连，PLC控制装置36的信号输出端分别与第四泵2、第五泵5、第一阀门11、第七泵12和第二泵13相连。所述催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6的顶部均设有搅拌电机4，搅拌电机4的主轴与装置内部的搅拌器7相连。所述光催化反应装置9包括光催化反应壳体29，光催化反应壳体29的内部设有可旋转透明罩30，可旋转透明罩30的底部与设置在光催化反应壳体29外部的反应搅拌电机31相连，可旋转透明罩30的内部设有螺旋式氙灯灯管32。
一种废水处理装置的工艺，包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置3中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:10-20；
步骤2：废水收集装置1用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵5和第四泵2进入混合搅拌装置6内，通过搅拌器7将混合搅拌装置6中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵8进入光催化反应装置9内，开启反应搅拌电机31以及螺旋式氙灯灯管32，使可旋转透明罩30旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置10中进行COD含量检测，当检测出COD含量小于10mg/L时，通过第七泵12将分析合格的废水送至超滤装置16中；
步骤6：通过超滤装置16后合格的水通过合格水通道进入超滤水池18内，超滤水池18内的超滤合格水进入反渗透装置21中；
步骤7：通过反渗透装置21的合格水通过合格水通道进入净化水池24内，最终通过第十泵27进入生产用水系统管网28中循环使用。
当光催化反应装置9出现故障无法运行时，步骤3中搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过混合搅拌装置6的第二出口和第一泵15进入污水处理系统14内进行处理；所述步骤5中当检测出COD含量大于10mg/L时，关闭第一阀门11，使分析不合格的废水通过第二泵13进入污水处理系统14内进行处理；所述步骤6中通过超滤装置16的废水通过超滤装置16的废水通道和第三泵19进入污水处理系统14内进行处理；所述步骤7中通过反渗透装置21的废水通过反渗透装置21的废水通道、反渗透废水池23和第八泵25进入企业污水处理管网26内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇50-100份和钛酸丁酯2.5-5份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇80-200份和Degussa P25粉末0.6-1.5份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至1-3，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
为了更加详细的解释本发明，现结合实施例对本发明做进一步阐述。具体实施例如下：
实施例一
一种废水处理装置，包括废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3，所述废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3分别与混合搅拌装置6的进口相连，混合搅拌装置6的第一出口通过光催化反应装置9和COD在线检测装置10与超滤装置16相连；超滤装置16的合格水通道通过超滤水池18与反渗透装置21相连，反渗透装置21的合格水通道通过净化水池24与生产用水系统管网28相连。所述混合搅拌装置6的第二出口通过第一泵15与污水处理系统14的进口相连，COD在线检测装置10和超滤装置16之间设有三通，三通的第三端通过第二泵13与污水处理系统14的进口相连；超滤装置16的废水通道通过第三泵19与污水处理系统14的进口相连。所述反渗透装置21的废水通道通过反渗透废水池23和第八泵25与企业污水处理管网26相连。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第四泵2，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第五泵5，混合搅拌装置6的第一出口和光催化反应装置9之间设有第六泵8，三通和超滤装置16之间依次设有第一阀门11和第七泵12，超滤装置16的合格水通道和超滤水池18之间设有第二阀门17，超滤水池18与反渗透装置21之间设有第九泵20，反渗透装置21的合格水通道上设有第三阀门22，净化水池24与生产用水系统管网28之间设有第十泵27。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第一流量计33，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第二流量计34，光催化反应装置9上设有计时模块35；所述第一流量计33、第二流量计34、计时模块35和COD在线检测装置10分别与PLC控制装置36的信号输入端相连，PLC控制装置36的信号输出端分别与第四泵2、第五泵5、第一阀门11、第七泵12和第二泵13相连。所述催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6的顶部均设有搅拌电机4，搅拌电机4的主轴与装置内部的搅拌器7相连。所述光催化反应装置9包括光催化反应壳体29，光催化反应壳体29的内部设有可旋转透明罩30，可旋转透明罩30的底部与设置在光催化反应壳体29外部的反应搅拌电机31相连，可旋转透明罩30的内部设有螺旋式氙灯灯管32。
一种废水处理装置的工艺，包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置3中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:10；
步骤2：废水收集装置1用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵5和第四泵2进入混合搅拌装置6内，通过搅拌器7将混合搅拌装置6中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：当光催化反应装置9出现故障无法运行时，步骤3中搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过混合搅拌装置6的第二出口和第一泵15进入污水处理系统14内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇50份和钛酸丁酯2.5份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇80份和Degussa P25粉末0.6份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至1，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
实施例二
一种废水处理装置，包括废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3，所述废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3分别与混合搅拌装置6的进口相连，混合搅拌装置6的第一出口通过光催化反应装置9和COD在线检测装置10与超滤装置16相连；超滤装置16的合格水通道通过超滤水池18与反渗透装置21相连，反渗透装置21的合格水通道通过净化水池24与生产用水系统管网28相连。所述混合搅拌装置6的第二出口通过第一泵15与污水处理系统14的进口相连，COD在线检测装置10和超滤装置16之间设有三通，三通的第三端通过第二泵13与污水处理系统14的进口相连；超滤装置16的废水通道通过第三泵19与污水处理系统14的进口相连。所述反渗透装置21的废水通道通过反渗透废水池23和第八泵25与企业污水处理管网26相连。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第四泵2，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第五泵5，混合搅拌装置6的第一出口和光催化反应装置9之间设有第六泵8，三通和超滤装置16之间依次设有第一阀门11和第七泵12，超滤装置16的合格水通道和超滤水池18之间设有第二阀门17，超滤水池18与反渗透装置21之间设有第九泵20，反渗透装置21的合格水通道上设有第三阀门22，净化水池24与生产用水系统管网28之间设有第十泵27。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第一流量计33，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第二流量计34，光催化反应装置9上设有计时模块35；所述第一流量计33、第二流量计34、计时模块35和COD在线检测装置10分别与PLC控制装置36的信号输入端相连，PLC控制装置36的信号输出端分别与第四泵2、第五泵5、第一阀门11、第七泵12和第二泵13相连。所述催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6的顶部均设有搅拌电机4，搅拌电机4的主轴与装置内部的搅拌器7相连。所述光催化反应装置9包括光催化反应壳体29，光催化反应壳体29的内部设有可旋转透明罩30，可旋转透明罩30的底部与设置在光催化反应壳体29外部的反应搅拌电机31相连，可旋转透明罩30的内部设有螺旋式氙灯灯管32。
一种废水处理装置的工艺，包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置3中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1: 20；
步骤2：废水收集装置1用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵5和第四泵2进入混合搅拌装置6内，通过搅拌器7将混合搅拌装置6中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵8进入光催化反应装置9内，开启反应搅拌电机31以及螺旋式氙灯灯管32，使可旋转透明罩30旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置10中进行COD含量检测，当检测出COD含量小于10mg/L时，通过第七泵12将分析合格的废水送至超滤装置16中；
步骤6：通过超滤装置16后合格的水通过合格水通道进入超滤水池18内，超滤水池18内的超滤合格水进入反渗透装置21中；
步骤7：通过反渗透装置21的合格水通过合格水通道进入净化水池24内，最终通过第十泵27进入生产用水系统管网28中循环使用。
所述步骤6中通过超滤装置16的废水通过超滤装置16的废水通道和第三泵19进入污水处理系统14内进行处理；所述步骤7中通过反渗透装置21的废水通过反渗透装置21的废水通道、反渗透废水池23和第八泵25进入企业污水处理管网26内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇100份和钛酸丁酯5份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇200份和Degussa P25粉末1.5份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至3，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
实施例三
一种废水处理装置，包括废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3，所述废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3分别与混合搅拌装置6的进口相连，混合搅拌装置6的第一出口通过光催化反应装置9和COD在线检测装置10与超滤装置16相连；超滤装置16的合格水通道通过超滤水池18与反渗透装置21相连，反渗透装置21的合格水通道通过净化水池24与生产用水系统管网28相连。所述混合搅拌装置6的第二出口通过第一泵15与污水处理系统14的进口相连，COD在线检测装置10和超滤装置16之间设有三通，三通的第三端通过第二泵13与污水处理系统14的进口相连；超滤装置16的废水通道通过第三泵19与污水处理系统14的进口相连。所述反渗透装置21的废水通道通过反渗透废水池23和第八泵25与企业污水处理管网26相连。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第四泵2，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第五泵5，混合搅拌装置6的第一出口和光催化反应装置9之间设有第六泵8，三通和超滤装置16之间依次设有第一阀门11和第七泵12，超滤装置16的合格水通道和超滤水池18之间设有第二阀门17，超滤水池18与反渗透装置21之间设有第九泵20，反渗透装置21的合格水通道上设有第三阀门22，净化水池24与生产用水系统管网28之间设有第十泵27。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第一流量计33，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第二流量计34，光催化反应装置9上设有计时模块35；所述第一流量计33、第二流量计34、计时模块35和COD在线检测装置10分别与PLC控制装置36的信号输入端相连，PLC控制装置36的信号输出端分别与第四泵2、第五泵5、第一阀门11、第七泵12和第二泵13相连。所述催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6的顶部均设有搅拌电机4，搅拌电机4的主轴与装置内部的搅拌器7相连。所述光催化反应装置9包括光催化反应壳体29，光催化反应壳体29的内部设有可旋转透明罩30，可旋转透明罩30的底部与设置在光催化反应壳体29外部的反应搅拌电机31相连，可旋转透明罩30的内部设有螺旋式氙灯灯管32。
一种废水处理装置的工艺，包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置3中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:15；
步骤2：废水收集装置1用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵5和第四泵2进入混合搅拌装置6内，通过搅拌器7将混合搅拌装置6中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵8进入光催化反应装置9内，开启反应搅拌电机31以及螺旋式氙灯灯管32，使可旋转透明罩30旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置10中进行COD含量检测，当检测出COD含量大于10mg/L时，关闭第一阀门11，使分析不合格的废水通过第二泵13进入污水处理系统14内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇75份和钛酸丁酯3.75份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇140份和Degussa P25粉末1.05份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至2，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
实施例四
一种废水处理装置，包括废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3，所述废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3分别与混合搅拌装置6的进口相连，混合搅拌装置6的第一出口通过光催化反应装置9和COD在线检测装置10与超滤装置16相连；超滤装置16的合格水通道通过超滤水池18与反渗透装置21相连，反渗透装置21的合格水通道通过净化水池24与生产用水系统管网28相连。所述混合搅拌装置6的第二出口通过第一泵15与污水处理系统14的进口相连，COD在线检测装置10和超滤装置16之间设有三通，三通的第三端通过第二泵13与污水处理系统14的进口相连；超滤装置16的废水通道通过第三泵19与污水处理系统14的进口相连。所述反渗透装置21的废水通道通过反渗透废水池23和第八泵25与企业污水处理管网26相连。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第四泵2，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第五泵5，混合搅拌装置6的第一出口和光催化反应装置9之间设有第六泵8，三通和超滤装置16之间依次设有第一阀门11和第七泵12，超滤装置16的合格水通道和超滤水池18之间设有第二阀门17，超滤水池18与反渗透装置21之间设有第九泵20，反渗透装置21的合格水通道上设有第三阀门22，净化水池24与生产用水系统管网28之间设有第十泵27。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第一流量计33，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第二流量计34，光催化反应装置9上设有计时模块35；所述第一流量计33、第二流量计34、计时模块35和COD在线检测装置10分别与PLC控制装置36的信号输入端相连，PLC控制装置36的信号输出端分别与第四泵2、第五泵5、第一阀门11、第七泵12和第二泵13相连。所述催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6的顶部均设有搅拌电机4，搅拌电机4的主轴与装置内部的搅拌器7相连。所述光催化反应装置9包括光催化反应壳体29，光催化反应壳体29的内部设有可旋转透明罩30，可旋转透明罩30的底部与设置在光催化反应壳体29外部的反应搅拌电机31相连，可旋转透明罩30的内部设有螺旋式氙灯灯管32。
一种废水处理装置的工艺，包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置3中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:18；
步骤2：废水收集装置1用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵5和第四泵2进入混合搅拌装置6内，通过搅拌器7将混合搅拌装置6中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵8进入光催化反应装置9内，开启反应搅拌电机31以及螺旋式氙灯灯管32，使可旋转透明罩30旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置10中进行COD含量检测，当检测出COD含量小于10mg/L时，通过第七泵12将分析合格的废水送至超滤装置16中；
步骤6：通过超滤装置16后合格的水通过合格水通道进入超滤水池18内，超滤水池18内的超滤合格水进入反渗透装置21中；
步骤7：通过反渗透装置21的合格水通过合格水通道进入净化水池24内，最终通过第十泵27进入生产用水系统管网28中循环使用。
所述步骤6中通过超滤装置16的废水通过超滤装置16的废水通道和第三泵19进入污水处理系统14内进行处理；所述步骤7中通过反渗透装置21的废水通过反渗透装置21的废水通道、反渗透废水池23和第八泵25进入企业污水处理管网26内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇90份和钛酸丁酯3份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇180份和Degussa P25粉末0.7份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至2，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
实施例五
一种废水处理装置，包括废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3，所述废水收集装置1和催化剂溶液混合装置3分别与混合搅拌装置6的进口相连，混合搅拌装置6的第一出口通过光催化反应装置9和COD在线检测装置10与超滤装置16相连；超滤装置16的合格水通道通过超滤水池18与反渗透装置21相连，反渗透装置21的合格水通道通过净化水池24与生产用水系统管网28相连。所述混合搅拌装置6的第二出口通过第一泵15与污水处理系统14的进口相连，COD在线检测装置10和超滤装置16之间设有三通，三通的第三端通过第二泵13与污水处理系统14的进口相连；超滤装置16的废水通道通过第三泵19与污水处理系统14的进口相连。所述反渗透装置21的废水通道通过反渗透废水池23和第八泵25与企业污水处理管网26相连。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第四泵2，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第五泵5，混合搅拌装置6的第一出口和光催化反应装置9之间设有第六泵8，三通和超滤装置16之间依次设有第一阀门11和第七泵12，超滤装置16的合格水通道和超滤水池18之间设有第二阀门17，超滤水池18与反渗透装置21之间设有第九泵20，反渗透装置21的合格水通道上设有第三阀门22，净化水池24与生产用水系统管网28之间设有第十泵27。所述废水收集装置1和混合搅拌装置6之间设有第一流量计33，催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6之间设有第二流量计34，光催化反应装置9上设有计时模块35；所述第一流量计33、第二流量计34、计时模块35和COD在线检测装置10分别与PLC控制装置36的信号输入端相连，PLC控制装置36的信号输出端分别与第四泵2、第五泵5、第一阀门11、第七泵12和第二泵13相连。所述催化剂溶液混合装置3和混合搅拌装置6的顶部均设有搅拌电机4，搅拌电机4的主轴与装置内部的搅拌器7相连。所述光催化反应装置9包括光催化反应壳体29，光催化反应壳体29的内部设有可旋转透明罩30，可旋转透明罩30的底部与设置在光催化反应壳体29外部的反应搅拌电机31相连，可旋转透明罩30的内部设有螺旋式氙灯灯管32。
一种废水处理装置的工艺，包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置3中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:12；
步骤2：废水收集装置1用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵5和第四泵2进入混合搅拌装置6内，通过搅拌器7将混合搅拌装置6中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵8进入光催化反应装置9内，开启反应搅拌电机31以及螺旋式氙灯灯管32，使可旋转透明罩30旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置10中进行COD含量检测，当检测出COD含量小于10mg/L时，通过第七泵12将分析合格的废水送至超滤装置16中；
步骤6：通过超滤装置16后合格的水通过合格水通道进入超滤水池18内，超滤水池18内的超滤合格水进入反渗透装置21中；
步骤7：通过反渗透装置21的合格水通过合格水通道进入净化水池24内，最终通过第十泵27进入生产用水系统管网28中循环使用。
所述步骤6中通过超滤装置16的废水通过超滤装置16的废水通道和第三泵19进入污水处理系统14内进行处理；所述步骤7中通过反渗透装置21的废水通过反渗透装置21的废水通道、反渗透废水池23和第八泵25进入企业污水处理管网26内进行处理。
一种光催化剂的制备方法，包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇75份和钛酸丁酯3.75份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇100份和Degussa P25粉末0.75份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至2，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
实验例
随机选取本发明实施例五作为实验组，在废水和其他情况相同的条件下以纯TiO2光催化剂替换实验组中的P25-TiO2复合型光催化剂作为对比组，当实验组和对比组的催化剂溶液和废水进入光催化反应装置9后，开启反应搅拌电机31以及螺旋式氙灯灯管32，使可旋转透明罩30旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；其结果可参照图4，图4中在光反应240min时复合半导体光催化剂P25-TiO2的降解废水中COD的效率为88%，是单纯以TiO2为光催化剂降解速率的4倍。需要说明的是本发明的纯TiO2光催化剂为购买所得。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语 “连接”、“相连”等等应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；也可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。上文的示例仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式、变更和改造均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种废水处理装置，其特征在于：包括废水收集装置（1）和催化剂溶液混合装置（3），所述废水收集装置（1）和催化剂溶液混合装置（3）分别与混合搅拌装置（6）的进口相连，混合搅拌装置（6）的第一出口通过光催化反应装置（9）和COD在线检测装置（10）与超滤装置（16）相连；超滤装置（16）的合格水通道通过超滤水池（18）与反渗透装置（21）相连，反渗透装置（21）的合格水通道通过净化水池（24）与生产用水系统管网（28）相连；
所述催化剂溶液混合装置（3）中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；
所述光催化反应装置（9）包括光催化反应壳体（29），光催化反应壳体（29）的内部设有可旋转透明罩（30），可旋转透明罩（30）的底部与设置在光催化反应壳体（29）外部的反应搅拌电机（31）相连，可旋转透明罩（30）的内部设有螺旋式氙灯灯管（32）；
所述复合半导体光催化剂的制备方法包括如下步骤：
步骤1：在烧杯中加入无水乙醇50-100份和钛酸丁酯2.5-5份，在磁力搅拌器的作用下混合搅拌1h，得到溶液A；
步骤2：在烧杯中加入无水乙醇80-200份和Degussa P25粉末0.6-1.5份，采用超声分散2h，得到溶液B；
步骤3：采用胶头滴管将步骤1中所述的溶液A滴加到溶液B，并通过质量分数为63%的硝酸调节pH至1-3，调节pH值后静置至凝胶状态，得到凝胶态溶液C；
步骤4：将步骤3中凝胶态溶液C放入烘箱内，在100℃下恒温干燥24h，得到固体粉末；
步骤5：将步骤4中得到的固体粉末置于程序控温炉中，在空气气氛下500℃进行热处理2h，热处理结束后进行冷却得到具有高催化活性的P25-TiO2复合型光催化剂。
2.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于：所述混合搅拌装置（6）的第二出口通过第一泵（15）与污水处理系统（14）的进口相连，COD在线检测装置（10）和超滤装置（16）之间设有三通，三通的第三端通过第二泵（13）与污水处理系统（14）的进口相连；超滤装置（16）的废水通道通过第三泵（19）与污水处理系统（14）的进口相连。
3.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于：所述反渗透装置（21）的废水通道通过反渗透废水池（23）和第八泵（25）与企业污水处理管网（26）相连。
4.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于：所述废水收集装置（1）和混合搅拌装置（6）之间设有第四泵（2），催化剂溶液混合装置（3）和混合搅拌装置（6）之间设有第五泵（5），混合搅拌装置（6）的第一出口和光催化反应装置（9）之间设有第六泵（8），三通和超滤装置（16）之间依次设有第一阀门（11）和第七泵（12），超滤装置（16）的合格水通道和超滤水池（18）之间设有第二阀门（17），超滤水池（18）与反渗透装置（21）之间设有第九泵（20），反渗透装置（21）的合格水通道上设有第三阀门（22），净化水池（24）与生产用水系统管网（28）之间设有第十泵（27）。
5.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于：所述废水收集装置（1）和混合搅拌装置（6）之间设有第一流量计（33），催化剂溶液混合装置（3）和混合搅拌装置（6）之间设有第二流量计（34），光催化反应装置（9）上设有计时模块（35）；所述第一流量计（33）、第二流量计（34）、计时模块（35）和COD在线检测装置（10）分别与PLC控制装置（36）的信号输入端相连，PLC控制装置（36）的信号输出端分别与第四泵（2）、第五泵（5）、第一阀门（11）、第七泵（12）和第二泵（13）相连。
6.根据权利要求1所述的一种废水处理装置，其特征在于：所述催化剂溶液混合装置（3）和混合搅拌装置（6）的顶部均设有搅拌电机（4），搅拌电机（4）的主轴与装置内部的搅拌器（7）相连。
7.一种如权利要求1-6任一项所述的废水处理装置的工艺，其特征在于：该工艺包括如下步骤：
步骤1：向催化剂溶液混合装置（3）中加入复合半导体光催化剂和脱盐水，并进行搅拌，制成催化剂溶液；所述复合半导体光催化剂和脱盐水的质量比为：1:10-20；
步骤2：废水收集装置（1）用于收集废水；
步骤3：催化剂溶液和废水分别通过第五泵（5）和第四泵（2）进入混合搅拌装置（6）内，通过搅拌器（7）将混合搅拌装置（6）中的催化剂溶液和废水搅拌均匀；催化剂溶液和废水的体积比为：1:5；
步骤4：所述搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过第六泵（8）进入光催化反应装置（9）内，开启反应搅拌电机（31）以及螺旋式氙灯灯管（32），使可旋转透明罩（30）旋转进行光解反应；光催化反应降解的时间为240min；
步骤5：光催化反应降解后的溶液进入COD在线检测装置（10）中进行COD含量检测，当检测出COD含量小于10mg/L时，通过第七泵（12）将分析合格的废水送至超滤装置（16）中；
步骤6：通过超滤装置（16）后合格的水通过合格水通道进入超滤水池（18）内，超滤水池（18）内的超滤合格水进入反渗透装置（21）中；
步骤7：通过反渗透装置（21）的合格水通过合格水通道进入净化水池（24）内，最终通过第十泵（27）进入生产用水系统管网（28）中循环使用。
8.根据权利要求7所述的一种废水处理装置的工艺，其特征在于：当光催化反应装置（9）出现故障无法运行时，步骤3中搅拌均匀后的催化剂溶液和废水通过混合搅拌装置（6）的第二出口和第一泵（15）进入污水处理系统（14）内进行处理；
所述步骤5中当检测出COD含量大于10mg/L时，关闭第一阀门（11），使分析不合格的废水通过第二泵（13）进入污水处理系统（14）内进行处理；
所述步骤6中通过超滤装置（16）的废水通过超滤装置（16）的废水通道和第三泵（19）进入污水处理系统（14）内进行处理；
所述步骤7中通过反渗透装置（21）的废水通过反渗透装置（21）的废水通道、反渗透废水池（23）和第八泵（25）进入企业污水处理管网（26）内进行处理。
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