CN202705179U - 磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，包括混合水箱和光催化反应室，所述混合水箱顶部装有搅拌机，上部设有进水管，下部设有出水管，所述出水管通过水泵与光催化反应室的进水管相连，光催化反应室为多层结构，每层光催化反应室内上部设有紫外灯光源，中间为反应空间，下部设置有鼓风曝气管和电磁吸盘，鼓风曝气管与设在光催化反应室外部的鼓风机相连，每层光催化反应室还设有溢水管。光催化反应室两端还设有外加电场，所述外加电场由阳极、阴极和直流电源构成。本实用新型采用磁载纳米二氧化钛和矩形电磁吸盘的新型结构，大幅减少了纳米二氧化钛的流失率，解决了固液分离难的问题，实现了资源的重复利用，减少了处理成本，达到了节约资源、保护环境的目的。

Description

磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置

技术领域

本实用新型涉及一种水处理设备，具体地说是一种光催化工业废水处理装置。

背景技术

废水深度净化回用是企业节能减排的实施手段。在我国，有机工业废水的产生量逐年增加，仅1995年我国工业废水(不包括乡镇企业)排放量就为223亿吨，含COD770万吨、重金属1823吨、砷1132吨、氰化物2504吨、挥发酚6366吨、石油类64341吨，其中仅123亿吨废水达标排放，其余部分，尤其是高浓度难降解有机工业废水对环境造成了严重的污染，高浓度难降解有机工业废水主要分布在化工、冶金、炼焦、染料等行业。

难降解有机工业废水主要包括焦化废水、造纸废水、印染废水等，具有水质复杂，危害性大，COD和BOD高，可生化性差等特点，其对环境造成了巨大的危害，排放物的环境污染问题已引起各国政府及环保部门的高度重视。国内外对于难降解有机工业废水的处理方法主要有物理法、生物法和化学法。

半导体光催化氧化处理环境污染物是近年来兴起的一种污染治理技术。由于半导体光催化剂对很多生物难以降解的有机物表现出较强的降解能力，并可将环境中的有害物质降解为CO₂和H₂O，因而受到广泛关注。在众多的半导体催化剂中，二氧化钛以活性高、稳定、无毒、价廉、无污染、无腐蚀、能反复使用被认为是最佳的绿色环保光催化剂而得到了广泛的应用。然而，二氧化钛也有其自身的缺陷：①其禁带较宽（锐钛型E_g=3.2eV，金红石型E_g=3.02eV），只能用紫外光来激发；②电子和空穴易复合，所以催化效率低、颗粒小、难以分离，从而限制了其应用。因此，使用多种手段进行改性，其中包括半导体复合、染料敏化、聚合物、硫酸盐化、贵金属修饰、非金属元素的掺杂及过渡金属元素掺杂等。

在废水处理的过程中，光催化剂二氧化钛的颗粒太小，难以从反应混合物中分离，造成颗粒光催化剂流失率大，不能有效地从处理后的废水中回收和循环利用。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种可循环利用、效率高、水质好的磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，包括混合水箱和光催化反应室，所述混合水箱顶部装有搅拌机，上部设有进水管，下部设有出水管，所述出水管通过水泵与光催化反应室的进水管相连，光催化反应室为多层结构，每层光催化反应室内上部设有紫外灯光源，中间为反应空间，下部设置有鼓风曝气管和电磁吸盘，鼓风曝气管与设在光催化反应室外部的鼓风机相连，每层光催化反应室还设有溢水管。

进一步的，所述电磁吸盘为矩形电磁吸盘，其电磁吸盘吸力强度为100N/cm²。

进一步的，所述光催化反应室两端设有外加电场，所述外加电场由阳极、阴极和直流电源构成。

进一步的，所述阳极为石墨板电极，阴极为不锈钢板电极，所述直流电源电压为0～36V。

本实用新型具有以下技术效果：

（1）本实用新型采用磁载纳米二氧化钛，即磁性氧化铁材料为核，纳米二氧化钛包覆其表面，纳米磁性材料具有巨大的比表面积和良好的分离回收特点，将其作为光催化剂的载体，这样既保留了纳米光催化剂的高催化活性，又可以在反应完成后施加一个合适的外加磁场就可快速有效分离，分离后的磁载纳米二氧化钛被光催化反应室内的矩形电磁吸盘吸附，等下一批经过混合后的废水到来后，矩形电磁吸盘断电，矩形电磁吸盘磁性消失，被吸附的磁载纳米二氧化钛在微曝气的作用下，又与废水充分混合发生反应，处理完成后，矩形电磁吸盘充电，磁载纳米二氧化钛又被吸附，如此循环。本实用新型大幅度地减少了纳米二氧化钛的流失率，解决了固液分离难的问题，实现了资源的重复利用，减少了处理成本，达到了节约资源、保护环境的目的。

（2）光催化反应室采用多层结构，节省了占地面积，提高了装置的反应效率。

（3）光催化反应室增设外电场，使得光生电子和空穴分离，减少光生电子和空穴的复合几率，使得具有强氧化性的空穴数量增加，增强磁载光催化剂氧化有机物的效率，同时使得磁载光催化剂和废水混合更加充分，提高磁载光催化剂的利用率。

附图说明

图1为本实用新型的示意图。

图2为本实用新型每层光催化反应室的内部结构图。

附图中：1—混合水箱，2—出水管，3—搅拌机，4—进水管，5—水泵，6—直流电源，7—阳极，8—进水管，9—光催化反应室，10—管道，11—溢水管，12—阴极，13—鼓风机，14—紫外灯光源，15—鼓风曝气管，16—矩形电磁吸盘。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

如图1所示，一种磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，包括混合水箱1和光催化反应室9。

所述混合水箱顶部装有搅拌机3，上部设有进水管4，下部设有出水管2，所述出水管2通过水泵5与光催化反应室9的进水管8相连。印染废水经过常规物化和生化处理后进入混合水箱1，混合水箱1顶部的搅拌机3不断旋转，进行搅拌混合，使得废水和磁载纳米二氧化钛光催化剂充分混合，然后经过水泵5输送到光催化反应室9。

如图1、图2所示，光催化反应室9为多层结构，每层光催化反应室内上部设有紫外灯光源14，紫外灯光源14发出紫外光，紫外光用来激发磁载纳米二氧化钛的活性。每层光催化反应室中间为反应空间，下部设置有鼓风曝气管15和矩形电磁吸盘16，矩形电磁吸盘16在废水处理后用来吸附磁载纳米二氧化钛。鼓风曝气管15通过管道10与设在光催化反应室外部的鼓风机13相连。在废水的处理过程中，鼓风机13启动，鼓风曝气管15不断产生微曝气，不仅能使光催化剂与废水充分混合，而且能提高溶解氧，结合过剩的电子，抑制表面光生电子和空穴的复合，进一步提高磁载纳米二氧化钛的光催化效率。每层光催化反应室还设有溢水管11。

光催化反应室9的两端还设有一外加电场，所述外加电场由阳极7、阴极12和直流电源6构成，阳极7采用石墨板电极，阴极12采用不锈钢板电极，所述直流电源6电压为0～36V。增加外电场，使得光生电子和空穴分离，减少光生电子和空穴的复合几率，使得具有强氧化性的空穴数量增加，增强光催化剂氧化有机物的效率，同时使得光催化剂和废水充分混合，充分利用催化剂的活性。

本实用新型的工作原理如下：经过物化处理和生化处理后的废水进入混合水箱1，与磁载纳米二氧化钛光催化剂充分混合，然后经过水泵5输送至光催化反应室9，光催化反应室内设置鼓风曝气管15，反应时鼓风曝气管15产生的微曝气将磁载纳米二氧化钛光催化剂和废水进一步充分混合，在紫外光源14的照射下催化降解，等反应完成后，鼓气机13停止曝气，然后将矩形电磁吸盘16接通电源，磁载纳米二氧化钛光催化剂被矩形电磁吸盘16吸附而沉淀在矩形电磁吸盘16上，等吸附完成后，反应室出水阀门打开排水，等下一批废水进入反应室后，断开矩形电磁吸盘16的电源，矩形电磁吸盘16的磁性消失，接着开动鼓风机13，下一个批次的废水又重新开始处理。磁载纳米二氧化钛光催化剂始终在光催化反应室内循环利用。需要将磁载纳米二氧化钛光催化剂和处理完成的废水分离时，我们接通电矩形电磁吸盘16的电源即可吸附磁载纳米二氧化钛光催化剂，彻底将磁载纳米二氧化钛光催化剂和深度处理后的废水分离。

本实用新型大幅度地减少了纳米二氧化钛的流失率，解决了固液分离难的问题，实现了资源的重复利用，减少了处理成本，达到了节约资源、保护环境的目的。另外，本实用新型采用多层结构，节省了占地面积，提高了装置的反应效率。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，其特征在于：它包括混合水箱和光催化反应室，所述混合水箱顶部装有搅拌机，上部设有进水管，下部设有出水管，所述出水管通过水泵与光催化反应室的进水管相连，光催化反应室为多层结构，每层光催化反应室内上部设有紫外灯光源，中间为反应空间，下部设置有鼓风曝气管和电磁吸盘，鼓风曝气管与设在光催化反应室外部的鼓风机相连，每层光催化反应室还设有溢水管。

2.根据权利要求1所述的磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，其特征在于：所述电磁吸盘为矩形电磁吸盘，其电磁吸盘吸力强度为100N/cm²。

3.根据权利要求1所述的磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，其特征在于：所述光催化反应室两端设有外加电场，所述外加电场由阳极、阴极和直流电源构成。

4.根据权利要求3所述的磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，其特征在于：所述阳极为石墨板电极，阴极为不锈钢板电极，所述直流电源电压为0～36V。

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