高效去除水體有機污染物的光催化處理方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種光催化處理方法及裝置，尤其涉及高效去除水體有機污染物的光催化處理方法及裝置。
【背景技術】
[0002]在21世紀，能源與環境問題已經成為世界關注的焦點，如何減少污染，保護生態環境，解決環保問題，已經引起各政府決策部門和學術研究部門的高度重視。
[0003]水體中的有機污染物是一類環境中普遍存在的污染物，大多具有殘留期長，生物積累性強，高毒性等特征，通過食物鏈富集，從而嚴重危害生態和人類的健康，同時，一些新興的有機污染物如藥物和內分泌干擾物等正在不斷地加重這一態勢。因此，尋求高效去除水體有機污染物的有效方法迫在眉睫。
[0004]光催化降解法是解決水體有機物污染問題的最佳方法，因為它能直接利用太陽光，節能低耗，不會產生二次水體污染問題。光催化降解法的核心是光催化劑，它應滿足活性尚和穩定性尚的基本要求。
[0005]目前新型的光催化劑，即Keggin型鐵取代雜多陰離子PW11O39Fe(H2O)4 (Pff11Fe)，已通過系統研究，解決了基本的科學問題，如催化劑產生光催化作用的本質及光催化反應機理，證明了 PW11Fe能有效地將光能轉換為羥基自由基形式的化學能。羥基自由基是最活潑的反應氧活性物質之一，它的強氧化性幾乎可以氧化降解所有的有機物分子，因此在水污染控制領域潛在著廣泛的應用前景。
[0006]因此，本發明基于前期基礎研究，旨在將基礎研究成果轉化為應用技術。

【發明內容】

[0007]本發明的目的是提供一種結構簡單、使用方便、性能穩定、能高效利用太陽光能去除水體有機污染物的光催化處理裝置。
[0008]為了實現上述目的，本發明的技術方案為:提供一種高效去除水體有機污染物的光催化處理裝置，從上至下包括環形蓄水溝槽單元、光催化反應單元、承接池、污水蓄水循環池和引水管；所述光催化反應單元由玻璃基體和玻璃基體表面涂覆的光催化劑復合膜構成，玻璃基體與水平面的夾角為20° ;玻璃基體設在環形蓄水溝槽單元出水口的下方；承接池設在光催化反應單元的下方，污水蓄水循環池設在承接池的下方；污水蓄水循環池內設有離心栗，引水管一端與污水蓄水循環池連接，另一端與環形蓄水溝槽單元連接。
[0009]優選地，所述環形蓄水溝槽單元由四個不相通的蓄水溝槽首尾連接組成。
[0010]優選地，所述每個蓄水溝槽外沿高內沿低，內沿低處為出水口。
[0011]優選地，所述玻璃基體表面的復合膜為？胃11?6/1102復合膜。
[0012]優選地，所述PWnFe/Ti02復合膜厚度為I?30 μ m。
[0013]本發明的另一目的在于提供一種高效去除水體有機污染物的光催化處理方法，其中光催化反應單元的制備方法如下:
[0014]a、將Keggin型鐵取代雜多酸鈉(簡稱=PW11Fe)溶于水和無水乙醇的混合溶液中，重量組份為=PW11Fe 4?8份，水I?2份，無水乙醇16?32份；
[0015]b、然后在強烈攪拌下緩慢滴入重量組份為8?16份的鈦酸四丁酯，并通過滴加濃硫酸使體系的PH保持在2?3 ;
[0016]C、繼續攪拌0.5h使溶劑蒸發得到PW11Fezt12溶膠，陳化13?18h后得到PW nFe/打02凝膠;
[0017]d、玻璃基體用絡酸洗液浸泡24h，洗凈干燥，備用；
[0018]e、用涂覆機將PW11Fezt12凝膠均勻涂覆在經過表面處理的玻璃基體表面，然后放入馬弗爐，在100°c下焙燒3?5h，退火后取出，獲得光催化反應單元。
[0019]優選地，所述控制污水流體流速為0.20m/s。
[0020]本發明能高效利用太陽光能有效去除水體有機污染物，且性能穩定，與其它方法相比，工藝簡單，技術先進，節能低耗；光催化劑負載均勻、厚度薄，確保不脫落、催化活性穩定。污水流速0.20m/s ;蓄水溝槽底部離地面的高度為0.55m。含有光催化劑復合膜的玻璃基體的垂直高度0.06m，夾角20°，以保證污水流的最佳厚度和流速，從而保證太陽光能透過水層照射到催化劑以及污水與催化劑有最佳的接觸時間。在上述最佳工藝條件和參數下，用該反應裝置處理15L濃度為10 μπιο?.L 1的RhB模擬廢水，太陽光照240min，RhB的降解率為95%，TOC去除率為34%。經8次循環使用，該裝置處理RhB模擬廢水的光催化性能幾乎保持不變。
【附圖說明】
[0021]圖1為本發明高效去除水體有機污染物的光催化處理裝置結構示意圖；
[0022]圖2為PW11Fezt12復合膜光催化劑的數碼照片㈧和SEM⑶；
[0023]圖3 為 PWnFe/Ti02M合膜的 XRD 表征；
[0024]圖4不同條件下RhB降解的動力學曲線㈧和相對TOC值的變化⑶；
[0025]圖5不同流速下RhB光催化降解的動力學曲線㈧和電子順磁共振譜⑶；
[0026]圖6為光催化活性隨循環使用次數的變化；
[0027]圖中，1:支架；2、蓄水溝槽；3、玻璃基體；4、承接池；5、污水蓄水循環池。
【具體實施方式】
[0028]為了詳細說明本發明的技術內容、構造特征、以下結合實施方式并配合附圖作進一步說明。
[0029]如圖1所述，本發明高效去除水體有機污染物的光催化處理裝置，包括支架1，從上至下包括環形蓄水溝槽單元、光催化反應單元、承接池4、污水蓄水循環池5和引水管；所述光催化反應單元由玻璃基體3和玻璃基體3表面涂覆的光催化劑？11$6/1102復合膜構成，PW11Fezt12復合膜厚度為I?30 μm。玻璃基體3與水平面的夾角為20° ;玻璃基體3設在環形蓄水溝槽單元出水口的下方；承接池設在光催化反應單元的下方，污水蓄水循環池5設在承接池4的下方；污水蓄水循環池5內設有離心栗，引水管一端與污水蓄水循環池5連接，另一端與環形蓄水溝槽單元連接。所述環形蓄水溝槽單元由四個不相通的蓄水溝槽2首尾連接組成。所述每個蓄水溝槽2外沿高內沿低，內沿低處為出水口。
[0030]實施例1
[0031 ] 高效去除水體有機污染物的光催化處理方法，其中光催化反應單元的制備方法如下:
[0032]a、將Keggin型鐵取代雜多酸鈉(簡稱=PW11Fe)溶于水和無水乙醇的混合溶液中，重量組份為=PW11Fe 4份，水I份，無水乙醇16份；
[0033]b、然后在強烈攪拌下緩慢滴入重量組份為8份的鈦酸四丁酯，并通過滴加濃硫酸使體系的pH保持在2 ;
[0034]C、繼續攪拌0.5h使溶劑蒸發得到PW11Fezt12溶膠，陳化13h后得到PW nFe/Ti02凝膠；
[0035]d、玻璃基體用絡酸洗液浸泡24h，洗凈干燥，備用；
[0036]e、用涂覆機將PW11Fezt12凝膠均勻涂覆在經過表面處理的玻璃基體表面，然后放入馬弗爐，在100°c下焙燒3h，退火后取出，獲得光催化反應單元。
[0037]實施例2
[0038]高效去除水體有機污染物的光催化處理方法，其中光催化