CN215249795U - 一种相转移催化法降解有机废水的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种相转移催化法降解有机废水的装置，包括空气压缩机、空气过滤器、空气加湿器、气相光催化反应器、有机废水池。本实用新型既发挥了光催化彻底降解有毒有机物质、能耗低的优点，又通过相转移将催化剂表面产生的氧化性自由基转移到水相进行氧化降解反应，克服了传统光催化降解废水方法UV光照射穿透能力差，难以用于污水处理工程的问题；本实用新型高效实现有毒有机物质降解，无二次污染，具有良好应用前景；空气加湿可提高光催化剂活性，以提高反应效率；并且光催化剂不与废水接触，有利于光催化剂持续使用，从而保障污水处理效果。
Description
技术领域
本实用新型属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种相转移催化法降解有机废水的装置。
背景技术
近年来，半导体多相光催化作为一项新的污染治理技术，日益受到重视，它在废水中的应用潜力巨大，大量研究证实，染料、表面活性剂、有机卤化物、农药、油类、氰化物等都能有效地进行光催化反应，脱色，去毒，矿化为无机小分子物质，利用半导体光催化作用可有效地降解和消除有害污染物从而消除对环境的污染。目前，在多相光催化反应所使用的半导体催化剂中，二氧化钛以其无毒、催化活性高、氧化能力强、稳定性好最为常用。但由于二氧化钛的带隙较宽，能利用的太阳能仅占总太阳光强的大约3%。为了提高对太阳能的利用率，并积极改善催化效率，人们已经进行了大量的研究工作，如采取一些表面修饰改性技术，如贵金属沉积、过渡金属掺杂、复合半导体、表面光敏化、表面螯合及衍生作用等。有效地解决了二氧化钛吸收阈值小于400nm,对太阳光的利用率低,在其应用中还存在电子-空穴的复合、光波长限制等问题，提高了光催化能力。为了提高催化效率，开发更为高效实用的光催化反应器,人们还致力于研究光催化剂的固定化，设计研制高效反应器等研究。催化剂既可被固定于一些固态基质上,如全氟磺酸薄膜、硅胶、砂子、玻璃珠等材料上，也可固定于容器内壁或光源灯管外壁等。在废水处理中常用的催化剂的固定方法有：（1）在载体上用溶胶-凝胶法形成二氧化钛透明薄膜。（2）载体经含钛醇盐(如钛酸四异丙酯等)的溶液浸渍、干燥后,于400-600℃下烧成。（3）蒸发已负载有二氧化钛粉末悬浊液的载体,使二氧化钛粉末固定化。（4）将粘合剂与二氧化钛粉末混合后,涂布在载体上。（5）通过化学键合将二氧化钛粉末负载在玻璃上。近两年来粘合剂方法也正在引起人们注意。但是在水体中UV光照射穿透能力差，且催化剂稳定性差、易聚集、易中毒、容易产生二次污染，难以用于污水处理工程，催化剂表面积与体积比低，影响其有效作用面积。为此，研发一种能够解决上述问题的相转移催化法降解有机废水的装置是非常必要的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种相转移催化法降解有机废水的装置。
本实用新型的目的是这样实现的，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机、空气过滤器、空气加湿器、气相光催化反应器、有机废水池，且管道分别设有气体流量计，有机废水池的进气端位于有机废水液面之下。
本实用新型的有益效果：
1、本实用新型既发挥了光催化彻底降解有毒有机物质、能耗低的优点，又通过相转移将催化剂表面产生的氧化性自由基转移到水相进行氧化降解反应，克服了传统光催化降解废水方法UV光照射穿透能力差，难以用于污水处理工程的问题；本实用新型高效实现有毒有机物质降解，无二次污染，具有良好应用前景；空气加湿可提高光催化剂活性，以提高反应效率；并且光催化剂不与废水接触，有利于光催化剂持续使用，从而保障污水处理效果；
2、羟基自由基对光催化氧化起决定作用,羟基自由基的电子亲和能可将饱和烃中的H拉出来，形成有机物的自身氧化，从而使有机物得到降解，其反应速度很快，提高了光催化的降解效率，解决了光催化技术实用化效率低的问题，可以应用于降解所有液态有机物，例如生活污水、工业有机废水等；
3、本实用新型利用空气压缩机以及加湿器加湿有利于光催化反应产生羟基自由基，再将含羟基自由基的湿润气体与废水接触，从而达到降解有机废水的目的；光催化剂覆于载体上增强了光催化剂的稳定性，有利于光催化剂的循环使用，具有操作简单，成本低，易于管理的优点。
附图说明
图1为本实用新型装置的结构示意图；
图中：1-空气压缩机，2-空气过滤器，3-空气加湿器，4-气相光催化反应器，5-有机废水池。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明，但不以任何方式对本实用新型加以限制，基于本实用新型教导所作的任何变换或替换，均属于本实用新型的保护范围。
如附图1所示本实用新型相转移催化法降解有机废水的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下。
空气流量为100~300立方米/小时，加湿量为1.0~1.4L/h。
所述的气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体，光催化剂可以是二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆或硫化镉。
所述的载体为板状、片状或网状载体，光催化剂通过无机胶粘接于载体上。
所述的载体为钢板、镍板、玻璃、陶瓷或活性炭纤维布，光催化剂附着于载体上。
所述的光催化剂通过溶胶-凝胶法、液相沉积法、气相沉积法、磁控溅射法中的一种或多种固定在载体上，使光催化剂与载体结合牢靠，性质稳定，长期使用不脱落。
有机废水的来源主要为化工领域、医药领域、生活污水等，细分为染料、表面活性剂、有机卤化物、农药、油类、氰化物等。
本实用新型装置的工作原理和工作过程：本装置开机后保持空气压缩机功率恒定，并控制空气流量；空气经空气过滤器2除尘，阻隔空气中的灰尘等颗粒物的入侵导致光催化剂失活，延长光催化剂使用寿命；然后经空气加湿器3加湿；加湿后的空气进入气相光催化反应器4，在光源以及光催化剂的作用下对湿空气进行气相光催化反应；反应后的带有羟基自由基的气体通入有机废水池5的有机废水中，羟基自由基是一种极强的氧化剂，对水中的有机污染物进行快速降解。
下面结合实施例1~实施例9对本实用新型作进一步说明。
实施例1
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；控制空气流量130立方米/小时，加湿量1.2L/h。
实施例2
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为板状载体，光催化剂通过无机胶粘接于载体上；控制空气流量100立方米/小时，加湿量1.0L/h。
实施例3
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为片状载体，光催化剂通过无机胶粘接于载体上；控制空气流量300立方米/小时，加湿量1.4L/h。
实施例4
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为网状载体，光催化剂通过无机胶粘接于载体上；控制空气流量200立方米/小时，加湿量1.2L/h。
实施例5
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为钢板，光催化剂附着于载体上；控制空气流量150立方米/小时，加湿量1.1L/h。
实施例6
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为镍板载体，光催化剂附着于载体上；控制空气流量280立方米/小时，加湿量1.3L/h。
实施例7
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为玻璃载体，光催化剂附着于载体上；控制空气流量210立方米/小时，加湿量1.1L/h。
实施例8
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为陶瓷载体，光催化剂附着于载体上；控制空气流量250立方米/小时，加湿量1.2L/h。
实施例9
相转移催化法降解有机废水的方法的装置，包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机1、空气过滤器2、空气加湿器3、气相光催化反应器4、有机废水池5，且管道分别设有气体流量计，有机废水池5的进气端位于有机废水液面之下；气相光催化反应器4设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体；载体为活性炭纤维布载体，光催化剂附着于载体上；控制空气流量180立方米/小时，加湿量1.1L/h。
Claims (5)
1.一种相转移催化法降解有机废水的装置，其特征在于包括通过管道依次顺序连接的空气压缩机（1）、空气过滤器（2）、空气加湿器（3）、气相光催化反应器（4）、有机废水池（5），且管道分别设有气体流量计，有机废水池（5）的进气端位于有机废水液面之下。
2.根据权利要求1所述的相转移催化法降解有机废水的装置，其特征在于空气流量为100~300立方米/小时，加湿量为1.0~1.4L/h。
3.根据权利要求1所述的相转移催化法降解有机废水的装置，其特征在于所述的气相光催化反应器（4）设有紫外光源，反应器内壁设有负载有光催化剂的载体。
4.根据权利要求3所述的相转移催化法降解有机废水的装置，其特征在于所述的载体为板状、片状或网状载体，光催化剂通过无机胶粘接于载体上。
5.根据权利要求3所述的相转移催化法降解有机废水的装置，其特征在于所述的载体为钢板、镍板、玻璃、陶瓷或活性炭纤维布，光催化剂附着于载体上。
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|---|---|---|---|
| CN202120974462.9U Active CN215249795U (zh) | 2021-05-09 | 2021-05-09 | 一种相转移催化法降解有机废水的装置 |
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|---|---|
| CN (1) | CN215249795U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113213612A (zh) * | 2021-05-09 | 2021-08-06 | 昆明理工大学 | 一种相转移催化法降解有机废水的方法及装置 |
-
2021
- 2021-05-09 CN CN202120974462.9U patent/CN215249795U/zh active Active
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|---|---|---|---|---|
| CN113213612A (zh) * | 2021-05-09 | 2021-08-06 | 昆明理工大学 | 一种相转移催化法降解有机废水的方法及装置 |
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