CN202099089U - 一种便携式处理有机废水的光催化反应器 - Google Patents

一种便携式处理有机废水的光催化反应器 Download PDF

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尹贞
冯烨
李薛君
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Abstract

一种便携式处理有机废水的光催化反应器，透光的圆柱形壳体内的一端放置有曝气头，曝气头连接曝气管，曝气管的长度与透光的圆柱形壳体高度相当，所述的曝气管的管壁上交错连接若干个光催化板，透光的圆柱形壳体的两端分别开有进水口和出水口，进水口和出水口分别设有过滤网。本实用新型的技术效果是：该反应器体积较小，方便携带，适合处理范围小的高浓度有机废水。

Description

一种便携式处理有机废水的光催化反应器
技术领域
本实用新型涉及一种光催化反应器，尤其涉及一种便携式处理有机废水的光催化反应器。 
背景技术
随着现代工业的蓬勃发展，废水的排放量也日益增加，各种环境污染日趋严重。从目前应用的废水处理技术上看，能有效去除有机废水的方法有吸附法、混凝法、生物法、膜分离法、化学氧化法以及电絮凝法等，其中化学氧化法不仅效果好，而且经济，操作简便。光催化氧化技术作为一种高级氧化技术近年受到国内外学者的广泛关注。几乎所有的有机物在光催化作用下可以完全氧化为CO2、H2O等简单无机物。高级氧化法的一个严重不足之处是处理费用较高以及回收复杂，从而限制了它的广泛使用，因而寻找一种易回收，处理效果好的新型催化剂至关重要。 
近年来半导体光催化剂的应用领域研究取得了很大进展，特别是在可见光下有催化性能的光催化剂已成为目前最引人注目的环境净化材料，广泛应用于环境保护的各个领域，如光催化降解废水中的染料、农药等有机污染物。最近报道的Bi2WO6、BiVO4等具有较好的光催化活性，并且具有结构稳定、无毒性、强酸性和强氧化性等优点，成为双功能性催化材料，引起了许多化学工作者的极大兴趣。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）等人利用水热合成法在不同pH条件下制备出性能不一样的钨酸铋，用来降解罗丹明B，结果表明pH为11时制备出的钨酸铋催化效果最好，比P25有更高的降解效率，并利用高效液相色谱检测中间产物，给出了降解机理。Juan Su（Juan Su,Xiao-Xin Zou,Guo-Dong Li,Xiao Wei,Chang Yan,Yu-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与BiVO4复合制备出的催化剂用来降解亚甲基蓝，其效果良好。 
据资料表明，很多专利也涉及了多种类型的光催化反应器，比如平板型和浅池型结构的光催化反应器已被用于光降解研究和水处理研究中，并取得了一些成功，但是也存在也一些缺点，比如占地面积大，水利复合小、使用人造光源、操作不方便等。特别是处理小范围溶度高的有机废水，大型设备不适宜运用，因此为了更好的解决此类有机废水的污染问题，就需要一种高效、简单、便携式的光催化反应器。 
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种便携式处理有机废水的光催化反应器，该反应器解决现有技术存在的工艺流程复杂、设备多、二次污染等的问题。 
本实用新型是这样实现的，它包括透光的圆柱形壳体、曝气头、曝气管、光催化板、进水口、出水口、过滤网，其特征是透光的圆柱形壳体内的一端放置有曝气头，曝气头连接曝气管，曝气管的长度与透光的圆柱形壳体高度相当，所述的曝气管的管壁上交错连接若干个光催化板，透光的圆柱形壳体的两端分别开有进水口和出水口，进水口和出水口分别设有过滤网。 
其有机废水的处理方法是：待处理的有机废水经过上下两端开口处的过滤网先进行预处理，以除掉较大的颗粒物；滤液流进反应器中，通过20～150ml/min速度的曝气作用，使废水与催化剂充分并且反复接触，再通过可见光的照射作用，使催化剂产生·OH和·OOH自由基，运用这种超强的氧化能力将有机废水降解并矿化为水和二氧化碳，最后在曝气作用的带动下，从两端开口处排出，于此同时新的废水也鼓入反应器中继续进行反应。 
光反应器材质采用能很好通过可见光的材料，这些材料可选用硬质无色透明的硅酸盐玻璃或者石英玻璃。光催化反应可用太阳光也可用人照光源，如果再太阳光不强的情况下，还可以在该反应器上加上聚光镜，提高光强。向反应器底部曝气来实现有机物与催化剂表面充分接触，空气既可以对废水进行搅拌、可以传热传质，也可以为光催化反应提供足够的氧。 
催化剂可采用钨酸铋、钒酸铋，三氧化钨等可见光有响应的半导体，载体可采用导电玻璃或者钛片等有传输电子能力的材料，运用溶胶凝胶法或者浸渍提拉法等方法将光催化剂固定与载体上。用复合好的光催化剂组合成光催化剂圆盘，垂直于反应器中间的曝气管，根据实验需求，可设置不同数量的光催化剂圆盘，它们互相平行，但是页面是空间交错的。 
本实用新型的技术效果是：1、该反应器体积较小，方便携带，适合处理范围小的高浓度有机废水。2、从反应器中催化剂的存在状态来说，它与板状结构的载体结合，组合成光催化剂圆盘，光催化的有效面积大，加强了催化效率，便于回收利用。3、从反应所需的光源来说，可直接运用太阳光进行反应，在特殊天气情况下可运用人工光源。4、从处理效果来说，与光催化剂结合的载体是采用有传输电子能力的材料（导电能力），从而降低了光催化剂中电子和空穴的复合速率，使其降解效果达到更佳。5、这套有机废水处理装置可适应技术的发展，所用的材料可以在现有的基础上进行改革，无需拆除重建。 
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。 
在图中，1、透光的圆柱形壳体 2、曝气头 3、曝气管 4、光催化板 5、进水口 6、出水口 7、过滤网。 
具体实施方式
如图1所示，本实用新型是这样实现的，透光的圆柱形壳体1内的一端放置有曝气头2，曝气头2连接曝气管3，曝气管3的长度与透光的圆柱形壳体1高度相当，所述的曝气管3的管壁上交错连接若干个光催化板4，透光的圆柱形壳体1的两端分别开有进水口5和出水口6，进水口5和出水口6分别设有过滤网7。使用时，该反应器对5L、0.01mmol/L的甲基橙染料废水进行降解处理。在太阳光下，将装有2块光催化板的反应器水平放入废水中，曝气机的曝气量调节为100ml/min，经过1h的光降解作用后，废水颜色接近无色，说明甲基橙被基本降解完全，脱色率达到98%。 

Claims (1)

1. 一种便携式处理有机废水的光催化反应器，它包括透光的圆柱形壳体、曝气头、曝气管、光催化板、进水口、出水口、过滤网，其特征是透光的圆柱形壳体内的一端放置有曝气头，曝气头连接曝气管，曝气管的长度与透光的圆柱形壳体高度相当，所述的曝气管的管壁上交错连接若干个光催化板，透光的圆柱形壳体的两端分别开有进水口和出水口，进水口和出水口分别设有过滤网。
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