CN2558646Y - 二氧化钛光电催化氧化净水装置 - Google Patents

二氧化钛光电催化氧化净水装置 Download PDF

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本实用新型涉及二氧化钛光电催化氧化净水装置，它由金属容器(1)、以金属材料为载体的二氧化钛固体膜(2)、紫外光源(3)、直流电源(4)组成，容器(1)壁上设有进口(5)和出口(6)，紫外光源(3)和以金属材料为载体的二氧化钛固体膜(2)设置在容器(1)内，直流电源(4)的两极分别与金属容器(1)和二氧化钛固体膜(2)的金属材料载体联接。本实用新型装置可应用于有机有毒物质的降解，医院污水治理以及水质深度净化，应用广泛。

Description

二氧化钛光电催化氧化净水装置
                                技术领域
本实用新型涉及水质净化装置，特别是能处理有机有毒污水的水质净化装置。
                                技术背景
二氧化钛(TiO2)光催化氧化净水技术是一种光化学净水技术，是现代水质净化的一项高新技术，也是目前水质净化技术一个研究热点。
目前投入实际研究和应用的有悬浮粉体TiO2光催化氧化体系和将TiO2负载在基体上制备成负载型光催化氧化体系，由于负载型TiO2光催化氧化活性比悬浮态粉体TiO2要高，而且有利于实际应用并推广，因此TiO2膜固定相光催化氧化净水装置成为研究重点。
                                发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种光催化氧化反应效率高的二氧化钛光电催化氧化净水装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案是：它由金属容器、以金属材料为载体的二氧化钛固体膜、紫外光源、直流电源组成，容器壁上设有进口和出口，紫外光源和以金属材料为载体的二氧化钛固体膜设置在容器内，直流电源的两极分别与金属容器和二氧化钛固体膜的金属材料载体联接。
TiO2光催化氧化净水是利用TiO2——水体系在紫外光照射下，在TiO2表面产生空穴和电子对，在降解有机污染物时空穴产生强氧化性的羟基自由基(OH·)，这种羟基自由基是氧化剂被光激活后的一种中间形态，在水中存在的时间短暂，氧化能力极强，对有机污染物的摧毁大，因此它使水中的难以降解有机物和其它有机污染物矿化。并能使水中的细菌至灭，具有极强的消毒的性能。
直流电源可降低光催化氧化反应中空穴与电子对的复合率，有效提高光催化氧化反应效率。
本装置处理有机有毒污水结果说明了TiO2光电催化氧化技术适用于有机有毒污水治理，并具有许多特点，以TiO2作为光催化剂在紫外光照射下治理有机有毒污染物反应速度快，降解没有选择性，无二次污染，有机有毒物质能彻底降解为CO2、H2O和其它无机物。
本实用新型装置可应用于有机有毒物质的降解，医院污水治理以及水质深度净化，应用广泛。
                                附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图
                          具体实施方案
如图1所示的本实用新型实施例，它由金属容器1、以金属材料为载体的TiO2固体膜2、紫外光源3和直流电源4组成，金属容器1为筒体，容器1壁上设有进口5和出口6，紫外光源3和以金属材料为载体的TiO2固体膜2设置在容器1内，直流电源4的两极分别与金属容器1和以金属材料为载体的TiO2固体膜2联接。容器1壁上的进口5上设有水射器7，水射器7上设有吸气口9，进水管路上设有加压泵8。
各部分的结构及作用：
1)金属容器1
TiO2光电催化氧化净水装置中因不断产生氧化剂并进行强氧化反应，因此，金属容器1的材料要选择抗氧化的不锈钢板制成，水体在金属容器1由下至上漩流而进，层层流过TiO2固体膜载体区，这样的水流形式要求筒体为圆柱形为佳。
2)TiO2固体膜2载体区
TiO2固体膜2载体选用金属材料，其满满地分布在筒体内，一方面要有受光面积，另一方面整个筒体中的TiO2固体膜2要求是具有较高光催化活性的稳定的纳米TiO2薄膜，以便产生极强的光子反应，使光催化反应顺利产生。
3)紫外灯光源3为低压汞灯(波长254nm)或高压汞灯(波长365nm)：
紫外灯管均匀在筒体内分布，中间安装一根通长的强紫外灯，筒壁上均匀分布紫外灯，整个筒体内紫外光源3与TiO2固体膜2层层对应分布，以获得最大的受光均匀的TiO2固体膜2的面积，使整个筒体内能有效地进行光催化氧化反应。
4)直流电源4
为了降低光催化氧化反应中空穴与电子对的复合率，需要增加外直流电源4，使光催化氧化变成光电催化氧化，这是一种简易有效提高光催化氧化反应效率的方法之一。
5)加压泵8
加压泵8的作用在于增加进水的压力，满足水射器7所需要的压力，使水射器7能正常工作。
6)水射器7
水射器7能在吸气口9产生负压，可以在进水的同时吸进足够的O2，增加水中的溶解氧。增加水中的溶解氧就是增加水中的电子俘获剂，以阻止e-，h+的复合( )，从而起到提高光催化氧化效率的作用。
本实用新型实施例设计集国内外研究TiO2光催化氧化技术之所长，着重解决了半导体TiO2催化剂的活性、载体的影响，光子效应以及光化学、电化学配合使用等问题。该装置应用于药业生产污水处理，获得成功，使成份复杂并且含有难以降解的苯胺，硝基苯的药业生产污水的值由300mg/l降至60mg/l以下，去除率达80％。(详见废水光电催化氧化处理工程监测结果统计表)。
采用光催化氧化技术处理有机有毒污水，工艺简单，操作方便，处理效果稳定。因光催化氧化技术可重复利用高效催化剂，不需要增加其它的氧化剂，使水处理成本降低。
表1为废水光电催化氧化处理工程监测结果统计表(2000年12月4日)
   采样地点     采样时间                            分  析  项  目
PH SS COD BOD5 石油类 苯胺类 硝基苯类 水量
 mg/l  mg/l  mg/l  mg/l  mg/l     mg/l   m3/d
废水处理设施进口     10：50     10.00  59  149  45.0  8.25  0.351     1.95
    11：30     9.70  41  91.0  30.8  6.58  0.287     1.74
    12：40     6.39  42  75.1  24.0  3.15  0.391     1.13
    13：30     9.25  38  58.3  19.4  2.99  0.421     1.38
    14：20     9.90  97  1210  412  18.4  0.332     1.42
日均值     6.39-10.00  55  317  106  7.87  0.356     1.52
废水处理设施出口     10：50     7.63  37  70.2  21.5  2.39  0.223     1.31
    11：30     7.84  39  55.9  17.7  2.56  0.307     0.99
    12：40     7.87  30  50.8  16.2  1.71  0.250     0.90
    13：30     8.93  50  65.3  21.2  1.88  0.292     0.99
    14：20     8.62  43  50.2  15.5  2.16  0.223     0.74
日均值     7.63-8.93  40  58.5  18.4  2.14  0.259     0.99  296
水污染物去除率％  28.2  81.5  82.7  72.8  27.3     35.3
水污染物削减量kg/d  4.62  76.4  26.0  1.70  0.029     0.16
表2为废水光电催化氧化处理工程监测结果统计表(2000年12月5日)
   采样地点     采样时间                              分  析  项  目
PH SS COD BOD5 石油类    苯胺类 硝基苯类 水量
  mg/l  mg/l   mg/l  mg/l   mg/l  mg/l m3/d
废水处理设施进口     10：00     9.18    143  94.5  30.4  9.41  0.386  2.06
    11：00     11.20    236  295  91.6  9.02  0.351  1.98
    12：00     9.18    84  102  33.0  9.49  0.324  1.72
    13：30     9.06    89  141  44.6  13.3  0.421  1.42
    14：30     9.41    97  81.6  26.6  17.8  0.292  1.88
日均值     9.06-11.20    130  143  45.2  11.8  0.355  1.81
废水处理设施出口     10：00     7.68    27  59.4  18.7  2.83  0.223  1.56
    11：00     8.06    29  53.3  17.1  0.93  0.168  2.16
    12：00     7.72    31  57.0  18.3  1.58  0.180  1.47
    13：30     7.74    21  57.4  18.4  8.32  0.262  1.74
    14：30     7.70    28  50.1  16.8  5.25  0.228  1.63
日均值     7.68-8.06    27  55.4  17.9  3.78  0.212  1.71  296
水污染物去除率％    79.0  61.2  60.5  68.0  40.2  5.5
水污染物削减量kg/d 30.37 25.9 8.10 2.37 0.042 0.030
处理设施出口两日浓度总均值 7.68-0.50 34 57.0 18.1 2.96 0.236 1.35
两日污染物平均去除率％ 53.6 71.4 71.6 70.4 33.8 20.4
两日污染物平均削减量kg/d 17.49 51.1 17.0 2.04 0.036 0.094

Claims (4)

1、二氧化钛光电催化氧化净水装置，其特征在于：它由金属容器(1)、以金属材料为载体的二氧化钛固体膜(2)、紫外光源(3)、直流电源(4)组成，容器(1)壁上设有进口(5)和出口(6)，紫外光源(3)和以金属材料为载体的二氧化钛固体膜(2)设置在容器(1)内，直流电源(4)的两极分别与金属容器(1)和二氧化钛固体膜(2)的金属材料载体联接。
2、如权利要求1所述的装置，其特征在于：金属容器(1)为筒体，进口(5)设置在筒体下方，出口(6)设置在筒体上方。
3、如权利要求1所述的装置，其特征在于：容器(1)壁上的进口(5)上设有水射器(7)，水射器(7)上设有吸气口(9)。
4、如权利要求3所述的装置，其特征在于：进水管路上设有加压泵(8)。
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