光電協同催化反應器的制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種光電協同催化反應器。它包括分為反應室和電磁沉淀池的箱體，所述反應室中均勻分布有光電催化組件，所述光電催化組件的下方設有微孔爆氣板，所述光電催化組件的一側設有進水管，所述微孔爆氣板中分布有具有催化作用的粒子電極，所述電磁沉淀池的前后兩側設有電磁鐵，所述電極板、紫外線燈、電磁鐵均設有電源通電，所述電磁沉定池中設有排水管。將箱體分為反應室跟電磁沉定池，粒子電極分散在微孔爆氣板中，進行催化反應，分散流動的離子電極能全方位的接觸光照，提高了光的利用率，進而提高催化效果；電磁沉淀池的設定，防止離子電極隨水流出，將收集的離子電極放入微孔爆氣板中重復利用，節省了資源，降低了成本。
【專利說明】
光電協同催化反應器
技術領域
[0001]本發明涉及一種廢水處理裝置，具體說是一種光電協同催化反應器，屬于環境治理技術領域。
【背景技術】
[0002]環境保護與可持續發展是21世紀人類面臨的主要課題，其中污水治理是環境保護的重點內容之一。近年來，高級氧化技術尤其光催化氧化和電催化氧化技術越來越受到人們的重視，成為有毒有害有機污染物處理新技術的研究熱點。
[0003]在眾多半導體光催化材料中，T12因其化學性質穩定，廉價易得，無毒而且催化效率較高而倍受青睞。當T12受到能量大于禁帶寬度的光照射時，其價帶上的電子激發到導帶，形成具有強還原性的光生電子(e_)，價帶中則相應地形成具有強氧化性的空穴(h+)，并可進一步引發生成具有強氧化能力的.0H，最終可使水中的有機污染物完全氧化生成CO2、H2O0
[0004]電催化高級氧化技術具有設備緊湊、占地面積少、無需大量化學藥劑、操作簡便、與環境兼容等優點。它能在常溫常壓下，通過有催化活性的電極反應直接或間接產生羥基自由基，從而降解難生化分解的有機污染物。
[0005]光催化氧化、電催化氧化技術既有其特定的優點，但也有自身的缺陷。納米T12光催化過程的主要問題就是光激發所產生的電子-空穴對極易復合，導致光催化的量子效率很低；同時T12懸浮相光催化易凝聚、難分離、易失活、回收困難，難以工業化應用。這就使得長期以來，光催化技術始終難以實際應用，而電催化氧化的存在著電耗高，電流效率低等問題。
[0006]公開號為CN103420452A的專利公開了一種復極性固定床三維電極光電催化反應器，該專利雖然解決了 T12懸浮導致光催化易凝聚、難分離、易失活、回收困難，但是粒子電極固定住，阻礙了光線的傳遞，光能利用率低，電子-空穴對的產率低且易復合，光電協同效應不高，同時還需要增加絕緣顆粒，成本高。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于解決已有固定床三維電極光電催化反應器光利用率低、光電協同催化效應低、運行成本高的不足，提供一種光利用率高、光電協同催化效應高、運行成本低的三維粒子電極流化床光電協同催化反應器。
[0008]本發明的光電協同催化反應器是通過以下技術方案實現的:
光電協同催化反應器，包括帶有箱蓋2的箱體I，其特殊之處在于:所述箱體I分為相通的反應室3和電磁沉淀池4，所述反應室3中均勻分布有光電催化組件，所述光電催化組件包括與電源連接的電極板5和紫外線燈6，每組電極板包括分別與電源兩極連接的電極板，每兩組電極板之間設有與電源連接的紫外線燈6，所述光電催化組件的下方設有微孔爆氣板7，所述光電催化組件的一側設有進水管8，所述微孔爆氣板7上方、電極板與紫外線燈之間的廢水中以流化狀態分布具有光電協同催化作用的磁性三維粒子電極，所述電磁沉淀池4的前后兩側設有與電源連接的電磁鐵9，所述電磁沉定池4中設有排水管10;
本發明中的光電催化組件為1-5組，每組設有3組電極板和2個紫外線燈；
為了進一步提高催化效果，本發明的一種改進是:所述磁性三維粒子電極為包括鈦、錫、鐵、銻金屬氧化物的磁性半導體納米顆粒；
在廢水處理過程中，為了進一步提高催化效果，降低運行成本，本發明的第二種改進是:所述磁性三維粒子電極投加量與進入該催化反應器的廢水質量比為5-10mg:lkg。
[0009]本發明的光電協同催化反應器，將箱體分為反應室跟電磁沉定池，三維粒子電極分散在微孔爆氣板上方的廢水中，進行光電協同催化反應，形成流化狀態的三維粒子電極能充分接受紫外燈光照，受光照激發形成的電子-空穴對，在電極板所產生的電場作用下，沿電場方向向粒子電極的兩端移動，使粒子電極形成電子聚集端和空穴聚集端的兩極，可有效降低電子-空穴對的復合幾率，進而提高光催化效率；電磁沉淀池的設定，防止三維粒子電極隨水流出，將收集的三維粒子電極放入反應器的催化段中重復利用，節省了資源，降低了成本。
【附圖說明】
[0010]圖1:本發明拿掉箱蓋的主視圖；
圖2:圖1的俯視圖；
圖3:圖1中的C向結構示意圖；
圖4:箱蓋的結構示意圖；
圖5:圖1箱內部件連接結構圖；
圖6:圖1中電極板結構示意圖；
圖中:1、箱體，2、箱蓋，3、反應室，4、電磁沉定池，5、電極板，6、紫外線燈，7、微孔爆氣板，8、進水管，9、電磁鐵，10、排水管。
【具體實施方式】
[0011]下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0012]實施例1:參考圖1-6。該光電協同催化反應器，包括帶有箱蓋2的箱體I，所述箱體I為亞克力箱體，箱蓋2為亞克力箱蓋，所述箱體I分為相通的反應室3和電磁沉淀池4，所述反應室3中均勻分布有1-5組的光電催化組件，每組設有3組電極板和2個紫外線燈;每組光電催化組件包括與電源連接的電極板5和紫外線燈6，每組電極板包括分別與電源兩極連接的兩塊電極板，每兩組電極板之間設有與電源連接的紫外線燈6，所述光電催化組件的下方設有微孔爆氣板7，所述光電催化組件的一側設有進水管8，所述微孔爆氣板7上方、電極板和紫外線燈之間的廢水中以流化狀態分布有具有光電協同催化作用的磁性三維粒子電極，所述電磁沉淀池4的前后兩側設有與電源連接的電磁鐵9，所述電磁沉定池4中設有排水管1，所述磁性三維粒子電極粒子電極為包括鈦、錫、鐵、銻金屬氧化物的磁性半導體納米顆粒，磁性三維粒子電極中以鈦原子數為I，鋅、錫、鐵、銻的原子數與鈦的原子數之比分別為2%、2%、2.5%、1%，所述磁性三維粒子電極投加量與進入該催化反應器的廢水質量比為5-10!^:1kg0
[0013]本發明的光電協同催化反應器，將箱體分為反應室跟電磁沉定池，廢水從進水管進入反應室，在反應室中三維粒子電極在微孔爆氣板產生的微氣泡作用下均勻分散在微孔爆氣板上方的廢水中，形成流化狀態的三維粒子電極能充分接受紫外燈光照，受光照激發形成的電子-空穴對，在電極板所產生的電場作用下，沿電場方向向粒子電極的兩端移動，使粒子電極形成電子聚集端和空穴聚集端的兩極，可有效降低電子-空穴對的復合幾率，形成高濃度具有強氧化性的空穴(h+)端，可進一步引發生成具有強氧化能力的.0H，最終可使水中的有機污染物完全氧化生成COdra2O，進而有效提高光催化效率;經催化降解處理后的水自動溢出到電磁沉淀池，經沉淀池沉淀后，上部清水由排水管排出，沉淀物可回收利用。電磁沉淀池的設定，可防止三維粒子電極隨水流出，將收集的三維粒子電極放入反應器的反應室中重復利用，可節省資源，降低成本。
[0014]以上所述僅為本發明的較佳實施例，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.光電協同催化反應器，包括帶有箱蓋(2)的箱體(I)，其特征在于:所述箱體(I)分為相通的反應室(3)和電磁沉淀池(4)，所述反應室(3)中均勻分布有光電催化組件，所述光電催化組件包括與電源連接的電極板(5)和紫外線燈(6)，每組電極板包括分別與電源兩極連接的電極板，每兩組電極板之間設有與電源連接的紫外線燈(6 )，所述光電催化組件的下方設有微孔爆氣板(7)，所述光電催化組件的一側設有進水管(8)，所述微孔爆氣板(7)上方、電極板與紫外線燈之間的廢水中以流化狀態分布有具有光電協同催化作用的磁性三維粒子電極，所述電磁沉淀池(4)的前后兩側設有與電源連接的電磁鐵(9)，所述電磁沉定池(4)中設有排水管(10)。2.根據權利要求1所述光電協同催化反應器，其特征在于:所述光電催化組件為1-5組，每組設有3組電極板和2個紫外線燈。3.根據權利要求1或2所述光電協同催化反應器，其特征在于:所述磁性三維粒子電極粒子電極為包括鈦、錫、鐵、銻金屬氧化物的磁性半導體納米顆粒。4.根據權利要求1或2所述光電協同催化反應器，其特征在于:所述磁性三維粒子電極投加量與進入該催化反應器的廢水質量比為5-10mg: lkg。5.根據權利要求1或2所述光電協同催化反應器，其特征在于:所述磁性三維粒子電極投加量與進入該催化反應器的廢水質量比為5-10mg: lkg。
【文檔編號】C02F9/12GK105967427SQ201610416335
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】王德義, 高書霞
【申請人】煙臺大學