CN205590374U - 一种太阳能光电催化净化有色污水装置 - Google Patents

一种太阳能光电催化净化有色污水装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种太阳能光电催化净化有色污水装置其结构特点是：多晶硅太阳能电池板通过导线连接光电转换器，光电转换器通过导线连接蓄电池，蓄电池通过连接电阻A、电阻B、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在电阻B上并联一个电阻C和电压表；电阻C二边通过导线连接TiO2纳米催化光电极，所述TiO2纳米催化光电极放置在石英玻璃反应器内，石英玻璃反应器左右二端用塞子塞紧，塞子连接橡胶管，左侧橡胶管连接恒流泵。本实用新型效果和益处：可以充分利用太阳能将有色废水进行降解、回收、再利用，达到净化水质、保护环境的目的，同时能提高水的利用率和能量利用率，达到节能减排、绿色发展和可持续发展的目标。

Description

一种太阳能光电催化净化有色污水装置
技术领域
本实用新型涉及一种有色、有机污水的净化装置，属环保技术领域，具体为一种太阳能光电催化净化有色污水装置。
背景技术
据估计，目前全世界染料年总生产量在60万吨以上，其中50%以上用于纺织品染色；而在纺织品印染加工中，有10%～20%的染料作为废物排出，进入江湖、大海和地面水中。因印染废水含大量的有机污染物，排入水体将消耗溶解氧，破坏水生态平衡，危及鱼类和其它水生生物的生存。随着工业需水量不断增加和环保法律法规越趋严格有色印染废水的绿色降解是势在必行，对有色染料废水的净化处理问题需引起全社会的重视。
TiO2以其活性高，热稳定性好，抗光氧化性强，价格便宜等特性而成为最受重视的一种光催化剂。TiO2的外层具有较深的价带能级，当它们受到能量大于带隙能量的光照射时，外加一定的偏压，处于价带上的电子就被激发到导带上，从而使导带上生成高活性电子，价带上生成带正电荷的空穴，形成氧化还原体系。溶解氧和水分别与电子和空穴作用，最终产生具有高活性和强氧化性的HO·自由基，它可以氧化许多难降解的有机化合物。
本装置就是采用电化学阳极氧化法制备的TiO2复合功能纳米级光催化剂，制备出的光催化剂具有良好的光电催化性能，克服了传统方法制备TiO2纳米光催化剂结构无序、形貌不易控制的缺陷，高度定向生长、结构有序、尺寸可控可调。针对宽禁带TiO2对光吸收率低这一关键问题，我们将窄禁带半导体光催化剂Cu2O与TiO2纳米管阵列有机耦合在一起，拓宽TiO2的光吸收范围；并以价格低廉的国产柔性钛丝为基底，利用钛丝的柔韧性，根据实际需要，编制构造出各种形状的网布，本着先成型——后氧化——再敏化的步骤，构造出既具有光催化去污效能，又具有实用化应用前景的光电催化材料。同时，通过引入多晶硅太阳能电源系统，既节省了自身光电催化所需的电能，又保证了光催化反应正常进行。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种太阳能光电催化处理降解有色污水装置，它对各类难以降解的有机物均具有较高的降解率，几乎能完全矿化。而且具有高效，节能，不存在二次污染等优点，显示出良好的应用前景。由于结合了光电催化技术，即采用电化学辅助光化学的手段降解有机污染物质，这就有效地减少太阳能光催化降解工业废水反应中光生电子与光生空穴的复合，提高量子利用率，从而大幅度提高光催化效率，设备外型结构简单，降低使用过程中的能耗，低碳环保。
本实用新型是这样来实现的：一种太阳能光电催化净化有色污水装置，由复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块、多晶硅太阳能电路模块、光电催化循环处理模块三个模块组成；所述复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块包括TiO2纳米催化光电极，所述多晶硅太阳能电路模块包括多晶硅太阳能电池板、光电转换器、蓄电池、电阻、电压表、电源开关、滑动变阻器；所述光电催化循环处理模块包括橡胶管、石英玻璃反应器、恒流泵；其特征在于：多晶硅太阳能电池板通过导线连接光电转换器，光电转换器通过导线连接蓄电池，蓄电池通过连接电阻A、电阻B、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在电阻B上并联一个电阻C和电压表；电阻C二边通过导线连接TiO2纳米催化光电极，所述TiO2纳米催化光电极放置在石英玻璃反应器内，石英玻璃反应器左右二端用塞子塞紧，塞子连接橡胶管，左侧橡胶管连接恒流泵。
本实用新型所述TiO2纳米催化光电极有6个，分别两两放置在上中下三个石英玻璃反应器内，上石英玻璃反应器左侧连接橡胶管，中石英玻璃反应器左侧通过橡胶管连接下石英玻璃反应器左侧，上石英玻璃反应器右侧连接中石英玻璃反应器右侧，下石英玻璃反应器右侧连接橡胶管，左侧连接恒流泵的橡胶管为污水进口，右侧橡胶管为污水出口。
本实用新型所述复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块是以TiO2纳米管阵列为基底的复合功能纳米级光催化剂；多晶硅太阳能电路模块通过太阳能电池板、光电转换器、电阻、滑动变阻器、电压表、开关、导线、蓄电池搭建多晶硅太阳能电路—TiO2纳米管阵列钛丝网耦合体系，将太阳能电池板收集的光能经过光电转换器转换成电能，并储存在蓄电池内，再经过电阻和滑动变阻器的调节将输出电压稳定在TiO2纳米光催化电极所需工作电压，进一步提高光生电子-空穴对的分离几率，协助提高光催化反应效率。光电催化循环处理模块包括橡胶管、石英玻璃反应器、恒流泵，将TiO2纳米催化光电极材料作为反应电极放置在用橡胶管串联的石英玻璃反应器中，通过恒流泵的作用使污水在反应器内循环流动，从而构建具有光电催化循环功能的太阳能光电催化净化有色污水装置。
本实用新型的有益效果是：（1）它能有效利用太阳能、电能将有色废水进行降解、回收、再利用，达到净化水质、保护环境的目的；（2）TiO2纳米管阵列网布结构多孔，可提高污染物分子在催化剂表面的停留时间，能多角度吸收太阳光，从而增大参与光催化反应几率；（3）通过超声酸性去除表面的氧化膜，还能再次应用阳极氧化法在钛丝上生长TiO2纳米管阵列，从而实现催化剂再生。（4）装置结构简单、价格低廉、操作简单、运行可靠、易于推广，降低了设备一次性投资及运行成本。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
其中1多晶硅太阳能电池板、2光电转换器、3蓄电池、4电阻A、5电压表、6电源开关、7滑动变阻器、8橡胶管、9石英玻璃反应器 、10 TiO2纳米催化光电极、11恒流泵，12、污水进口，13、污水出口，14、电阻B，15电阻C。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型所这样来工作和实施的，一种太阳能光电催化净化有色污水装置，由三个模块组成，复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块、多晶硅太阳能电路模块、光电催化循环处理模块。复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块主要是以TiO2纳米管阵列为基底的TiO2纳米催化光电极10。多晶硅太阳能电路模块包括多晶硅太阳能电池板1、光电转换器2、蓄电池3、电阻（4、14、15）、电压表5、电源开关6、滑动变阻器7，将多晶硅太阳能电池板1收集的光能经过光电转换器2转换成电能储存在蓄电池3内，再经过电阻（4、14、15）和滑动变阻器7的调节将输出电压稳定在TiO2纳米催化光电极10两端所需工作电压。光电催化循环处理模块包括橡胶管7、石英玻璃反应器9、恒流泵11，将TiO2纳米催化光电极10放置在石英玻璃反应器9中，用橡胶管7将石英玻璃反应器9串联，使用恒流泵11将污水在装置内循环流动。
本实用新型所述TiO2纳米催化光电极有6个，分别两两放置在上中下三个石英玻璃反应器9内，上石英玻璃反应器9左侧连接橡胶管8，中石英玻璃反应器9左侧通过橡胶管8连接下石英玻璃反应器9左侧，上石英玻璃反应器9右侧连接中石英玻璃反应器9右侧，下石英玻璃反应器9右侧连接橡胶管8，左侧连接恒流泵11的橡胶管为污水进口12，右侧橡胶管8为污水出口13。

Claims (2)

1.一种太阳能光电催化净化有色污水装置，由复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块、多晶硅太阳能电路模块、光电催化循环处理模块三个模块组成；所述复合功能TiO2纳米催化光电极材料模块包括TiO2纳米催化光电极，所述多晶硅太阳能电路模块包括多晶硅太阳能电池板、光电转换器、蓄电池、电阻、电压表、电源开关、滑动变阻器；所述光电催化循环处理模块包括橡胶管、石英玻璃反应器、恒流泵；其特征在于：多晶硅太阳能电池板通过导线连接光电转换器，光电转换器通过导线连接蓄电池，蓄电池通过连接电阻A、电阻B、滑动变阻器和开关组成闭合回路，在电阻B上并联一个电阻C和电压表；电阻C二边通过导线连接TiO2纳米催化光电极，所述TiO2纳米催化光电极放置在石英玻璃反应器内，石英玻璃反应器左右二端用塞子塞紧，塞子连接橡胶管，左侧橡胶管连接恒流泵。
2.根据权利要求1所述的一种太阳能光电催化净化有色污水装置，其特征在于：所述TiO2纳米催化光电极有6个，分别两两放置在上中下三个石英玻璃反应器内，上石英玻璃反应器左侧连接橡胶管，中石英玻璃反应器左侧通过橡胶管连接下石英玻璃反应器左侧，上石英玻璃反应器右侧连接中石英玻璃反应器右侧，下石英玻璃反应器右侧连接橡胶管，左侧连接恒流泵的橡胶管为污水进口，右侧橡胶管为污水出口。
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CN116062832A (zh) * 2023-01-09 2023-05-05 厦门大学 一种可拼接多场景可循环利用的污水净化装置

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