申请日2014.06.23
公开(公告)日2014.10.01
IPC分类号B01J19/08; C02F1/30; B01J19/12
摘要
本发明公开了一种光电催化反应装置及处理有机污染废水的方法。该装置包括磁力搅拌器，置于磁力搅拌器上的反应器皿，及置于反应器皿内的光电阳极和对电极，所述光电阳极和对电极均为多孔状金属基材料，光电阳极和对电极分别连接稳压直流电源的正、负极，反应器皿内设有光源。处理方法为：将有机污染废水加入上述反应器皿中，调节pH值为1-5，然后加入质量分数为0.01%-0.1%的纳米TiO2以及0.5-1.0g/L的电解质并混合均匀，保持搅拌，吸附10-30min后，向反应器皿中供氧，并接通电源接入偏电压，用光源照射1-5h;将处理后的废水离心分离即可。本发明操作简单，处理效果良好，处理效率提高。
摘要附图
权利要求书
1.一种光电催化反应装置，其特征在于，包括磁力搅拌器，置于磁力搅 拌器上的反应器皿，及置于反应器皿内的光电阳极和对电极，所述光电阳极和 对电极均为多孔状金属基材料，光电阳极和对电极分别连接电源的正、负极， 反应器皿内设有光源。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述多孔状金属基材料为 海绵镍网、铝蜂窝网或者不锈钢网。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述光电阳极是海绵镍网， 海绵镍网以曲面形状靠近反应器皿内壁;所述光电阳极是两块铝蜂窝网，两块 铝蜂窝网用导电材料固定在光源的两侧。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电源为稳压直流电源， 所述光源为紫外灯、日光灯或者LED灯。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的装置，其特征在于，所述反应器 皿内还设有曝气头，该曝气头连接一增氧泵。
6.一种处理有机污染废水的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将有机污染废水加入到权利要求1～5任意一项所述反应器皿中，调节 pH值为1-5，然后加入质量分数为0.01%-0.1%的纳米TiO2以及0.5-1.0g/L的 电解质并混合均匀，保持搅拌，吸附10-30min后，接通电源接入偏电压，用 光源照射1-5h，光照过程中保持向反应器皿中供氧;
(2)将步骤(1)处理后的废水离心分离即可。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述有机污染 废水还经如下预处理：将有机污染废水pH值调节至2-5，再将质量分数 0.01%-0.05%的纳米TiO2与有机污染废水混合均匀，产生絮凝物，溶液变浑浊， 离心分离，取分离后的上清液。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述电解 质为氯化钠或无水硫酸钠，所述偏电压为0.5-1.5V。
9.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)中所述供氧 是向反应器皿中加入1-5mL/LH2O2，或是在吸附10-30min后，采用曝气头鼓 入氧气。
10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，预处理和步骤(2)中所 述离心分离的转速为4500rpm，离心时间为10min。
说明书
一种光电催化反应装置及处理有机污染废水的方法
技术领域
本发明涉及有机污染废水处理技术领域，具体涉及一种光电催化反应装 置及处理有机污染废水的方法。
背景技术
光催化氧化处理有机污染废水具有反应条件温和、氧化能力强、无二次 污染且适用范围广等特点，是一种非常有发展前景的废水处理技术。但是由于 光催化反应时光生电子和空穴极易复合，导致光催化效率低，一直制约着光催 化技术实现工业化应用，光电催化技术借助外加电场的作用有效地延缓了光生 电子和空穴复合的时间，提高了光催化效率。然而在现有的光电催化研究中， TiO2光电阳极主要是通过TiO2负载焙烧和Ti板原位氧化制备的，这两种方法 的实质是将光催化剂固定化，因此光催化剂的比表面积会大大减小，光催化效 率降低，同时还存在光催化剂脱落的问题。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点和不足，本发明提供了一种光电催化反应装 置及处理有机污染废水的方法。
本发明的目的通过下述方案来实现：
一种光电催化反应装置，包括磁力搅拌器，置于磁力搅拌器上的反应器皿， 及置于反应器皿内的光电阳极和对电极，所述光电阳极和对电极均为多孔状金 属基材料，光电阳极和对电极分别连接电源的正、负极，反应器皿内设有光源。
所述多孔状金属基材料为海绵镍网、铝蜂窝网或者不锈钢网。
所述光电阳极是海绵镍网，海绵镍网以曲面形状靠近反应器皿内壁;所述 光电阳极是两块铝蜂窝网，两块铝蜂窝网用导电材料固定在光源的两侧。
所述电源为稳压直流电源，所述光源为紫外灯、日光灯或者LED灯。
所述反应器皿内还设有曝气头，该曝气头连接一增氧泵。
一种处理有机污染废水的方法，包括以下步骤：
(1)将有机污染废水加入到上述反应器皿中，调节pH值为1-5，然后加入 质量分数为0.01%-0.1%的纳米TiO2以及0.5-1.0g/L的电解质并混合均匀，保 持搅拌，吸附10-30min后，接通电源接入偏电压，用光源照射1-5h，光照过 程中保持向反应器皿中供氧;
(2)将步骤(1)处理后的废水离心分离即可。
步骤(1)中所述有机污染废水还经如下预处理：将有机污染废水pH值 调节至2-5，再将质量分数0.01%-0.05%的纳米TiO2与有机污染废水混合均匀， 产生絮凝物，溶液变浑浊，离心分离，取分离后的上清液。
步骤(1)中所述电解质为氯化钠或无水硫酸钠。
步骤(1)中所述供氧是加入1-5mL/LH2O2，只要保证在光照前加入即可; 或是在吸附10-30min后，采用曝气头鼓入氧气，此时加入可以避免曝气对纳 米TiO2吸附的干扰。
步骤(1)中所述偏电压为0.5-1.5V。
预处理和步骤(2)所述离心分离的转速为4500rpm，离心时间为10min。
预处理和步骤(1)所述pH是采用硫酸、盐酸、硝酸或氢氧化钠调节的。
相对于现有技术，本发明具有如下优点和有益的效果：
(1)本发明通过絮凝、离心对有机污染废水进行预处理，除去废水中的 不溶性固体悬浮物，能防止后续光催化剂中毒。
(2)本发明利用多孔状的金属基材料吸附式负载纳米TiO2胶体为光电阳 极，与纳米TiO2胶体本身形成的多相光催化体系结合，形成吸附式负载光电- 多相光催化复合体系，该体系增大了TiO2光电阳极的比表面积，并与多相光 催化结合，提高了反应的效率，而且，由于吸附式负载并不必专门加工，因此 省去了前期TiO2光电阳极制备的复杂工序，提高了工作效率。
(3)本发明引入了偏电压的作用，有效地延缓了光生电子和空穴复合的 时间，能有效提高反应效率。
(4)本发明处理有机污染废水过程操作简单，各影响因素易于控制，处 理效果良好，处理效率提高。