申请日2013.05.03
公开(公告)日2016.01.20
IPC分类号C02F1/32; C02F1/467; C02F1/46; C02F1/62
摘要
本发明提供一种处理重金属络合物废水以及从中回收重金属离子的光电催化方法。更具体地，所述方法在容纳所述废水的光电反应器中，用波长小于387nm的紫外光照射阳极的TiO2薄膜表面，产生作为强氧化剂的光生空穴和羟基自由基，所述强氧化剂使重金属络合物降解，同时在阴极通过电沉积还原回收游离出的重金属离子，所述光电反应器包括：紫外光灯，其发射所述紫外光;阳极，其为钛基底TiO2薄膜电极;和阴极;其中所述阳极和阴极分别连接于直流电源的正极和负极。
权利要求书
1.一种处理重金属络合物废水以及从中回收重金属离子的光电催化方法，其特征在于：在容纳所述废水的光电反应器中，用波长小于387nm 的紫外光照射阳极的TiO2薄膜表面，产生作为强氧化剂的光生空穴和羟基自由基，所述强氧化剂使重金属络合物降解，同时在阴极通过电沉积还原回收游离出的重金属离子，所述光电反应器包括：
紫外光灯，其发射所述紫外光;
阳极，其为钛基底TiO2薄膜电极;和
阴极;
其中所述阳极和阴极分别连接于直流电源的正极和负极。
2.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于：所述废水的 pH值为3～10。
3.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于：所述紫外光灯为低压汞灯，且功率为15～30W。
4.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于，所述废水在所述光电反应器中的停留时间为30min～90min。
5.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于，所述废水中的电流密度为1.15A/cm2～5A/cm2。
6.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于，所述光电反应器为多层套筒型连续流反应器，所述多层套筒从外至内依次包括：
不锈钢阴极筒，且其作为所述反应器外壁;
阳极筒，其由所述钛基底TiO2薄膜电极制成且为网状;
石英管;和
所述紫外光灯。
7.根据权利要求6所述的光电催化方法，其特征在于，所述多层套筒的各层筒之间的距离为0.5mm～5mm。
8.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于，在所述光电反应器的进水口处设置布水板。
9.根据权利要求1所述的光电催化方法，其特征在于，所述光电反应器还包括用于进水的蠕动泵。
说明书
处理重金属络合物废水以及从中回收重金属离子的光电催化方法
技术领域
本发明属于水处理领域，涉及一种重金属络合物废水处理并同时回收重金属的光电催化方法。
技术背景
近年来工业废水中重金属的去除及回收利用越来越引起重视。重金属以游离态存在时，利用传统的混凝，沉淀，吸附，离子交换及膜分离法都可以对重金属进行去除和回收。当重金属废水含有具有络合能力的有机物 (如：乙二胺四乙酸，二乙基三胺五乙酸，含磷有机物)时，这些物质可以与重金属离子形成结构稳定的螯合物，这类重金属螯合物以溶解态存在水中，结构异常稳定，使重金属具备较好的迁移能力，污染范围更大，常规重金属处理工艺无法有效处理此类重金属螯合物。工业废水中含有的铜、铅、镍、钴等重金属具有较高的回收利用价值。
电化学法在处理和回收游离重金属离子有着广泛的应用，但是单独电化学氧化法氧化能力有限，难以有效实现重金属络合物的破络合，因此也无法有效回收重金属;同时存在电流效率低等问题。单独光催化法能够一定程度实现重金属络合物破络合，但是效率低下，且无法回收破络合后的游离态重金属，因此也无法实际应用;电化学法和光催化法联合运用在处理重金属络合物有着较好的效果，电化学过程可以有效促进光催化过程的持续进行，具体为：光催化过程产生的光生空穴(h+)和光生电子(e-)易发生原位复合，电化学和光催化结合后，电极间施加电场，光催化产生的光生电子可以及时迁移，有效阻止光生电子和光生空穴原位复合，提高光量子效率，可以持续产生强氧化剂光生空穴及间接产生的羟基自由基，实现重金属络合物破络合。对光电催化的研究主要集中在阳极的光电氧化作用，利用阳极降解染料和酚类等有机污染物以及灭菌等。而阴极的作用并未得到充分重视和研究。
因此，对能够简单高效地处理重金属络合物废水并能够同时回收重金属离子的方法存在需要。
发明内容
鉴于前述，本发明的目的为：提供一种简单高效地处理重金属络合物废水并能够同时从中回收重金属离子的方法。
本发明提供一种处理重金属络合物废水以及从中回收重金属离子的光电催化方法，其特征在于，在容纳所述废水的光电反应器中，用由紫外光灯发射的波长小于387nm的紫外光照射阳极的TiO2薄膜表面，产生作为强氧化剂的光生空穴和羟基自由基，所述强氧化剂使重金属络合物降解，同时在阴极通过电沉积还原回收游离出的重金属离子，所述光电反应器包括：
紫外光灯;
阳极，其为钛基底TiO2薄膜电极;
阴极;
其中所述阳极和阴极分别连接于直流电源的正极和负极。
在一个优选实施方案中，所述废水的pH值为3～10。
在一个优选实施方案中，所述紫外光灯为低压汞灯，且功率为15～ 30W。
在一个优选实施方案中，所述废水在所述光电反应器中的停留时间为 30min～90min。
在一个优选实施方案中，所述废水中的电流密度为1.15A/cm2～5 A/cm2。
在一个优选实施方案中，所述光电反应器为多层套筒型连续流反应器，所述多层套筒从外至内依次包括：
不锈钢阴极筒，且其作为所述反应器外壁;
阳极筒，其由所述钛基底TiO2薄膜电极制成且为网状;
石英管;和
所述紫外光灯。
在一个还更优选的实施方案中，所述多层套筒的各层筒之间的距离为 0.5mm～5mm。
在一个优选实施方案中，在所述光电反应器的进水口处设置布水板。
在一个优选实施方案中，所述光电反应器还包括用于进水的蠕动泵。
本发明的优点包括但不限于如下：
1)本发明方法既可以实现重金属络合物的有效处理，又可同时回收重金属离子;
2)本发明的方法无需投加任何化学药剂或曝气;
3)本发明的方法及反应器能够适应较宽的pH范围(3～10)。