申请日2016.08.22
公开(公告)日2017.01.04
IPC分类号C02F1/32; C03C17/25
摘要
本发明公开了一种用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，包括有机玻璃筒和蠕动泵;所述有机玻璃筒侧壁上设置有进水口，底部设置有出水口，所述进水口和出水口分别与蠕动泵的两端连接;所述有机玻璃筒内设置有若干玻璃管，每个玻璃管内均设置有条形铝基板;所述玻璃管为外壁涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管;所述条形铝基板上设置有若干紫外灯珠;所述紫外灯珠与稳压电源连接。该系统中二氧化钛薄膜与紫外光直接接触，紫外光被最大限度的利用。完全消除了粉末态二氧化钛与传统二氧化钛薄膜光催化剂所存在的无紫外光照射的工作盲区，成功解决了光催化系统因高浓度废水透光性差而无法应用的难题。
摘要附图
权利要求书
1.一种用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，包括有机玻璃筒和蠕动泵;所述有机玻璃筒侧壁上设置有进水口，底部设置有出水口，所述进水口和出水口分别与蠕动泵的两端连接;所述有机玻璃筒内设置有若干玻璃管，每个玻璃管内均设置有条形铝基板;所述玻璃管为外壁涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管;所述条形铝基板上设置有若干紫外灯珠;所述紫外灯珠与稳压电源连接。
2.如权利要求1所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述有机玻璃筒顶端设置有盖板，所述盖板上设置有用于固定玻璃管的圆孔。
3.如权利要求1所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述外壁涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管的制备方法包括以下步骤：
配制二氧化钛浆料，并将玻璃管外壁进行清洗;
通过浸渍提拉法将二氧化钛浆料涂覆在玻璃管外壁并充分干燥，形成二氧化钛薄膜;
将涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管置于马弗炉中煅烧，即得。
4.如权利要求3所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述二氧化钛浆料的配制方法包括以下步骤：
A1、将二氧化钛粉末与乙醇混合，搅拌均匀，得混合液a;
A2、将羧甲基纤维素溶解在松油醇中，得混合液b;
A3、将混合液a和混合液b混合，超声搅拌6-8h，然后进行旋蒸，即得所述浆料。
5.如权利要求4所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述混合液a和混合液b的体积比为1:1-1.5。
6.如权利要求3所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述玻璃管外壁采用等离子清洗剂进行表面处理。
7.如权利要求3所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述充分干燥的时间为6-8h。
8.如权利要求3所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述煅烧处理具体采用在450℃下煅烧30min。
9.如权利要求1所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，其特征在于，所述二氧化钛薄膜的厚度为0.5-1μm。
10.一种高浓度废水处理方法，其特征在于，采用权利要求1-9任一项所述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统进行处理。
说明书
用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统
技术领域
本发明属于环保技术领域，涉及一种用于处理高浓度有机废水的二氧化钛膜光催化系统，可广泛应用于水处理领域;具体涉及一种采用特殊方法制备二氧化钛薄膜用于光催化系统处理高浓度有机废水。
背景技术
近年来，光催化技术作为新型的高级处理技术，因其反应快、矿化率高、不产生二次污染、运行简单以及运营维护成本低等优势成为研究的热点。
在众多的半导体光催化剂中，二氧化钛因绿色无毒、良好的化学稳定性和光催化效率高等优点而备受关注。二氧化钛在紫外光照射下能够产生具有强氧化性的空穴、羟基自由基、超氧离子自由基、超氧羟基自由基等，能快速无选择性地将大多数有机污染物氧化至最终产物CO2和H2O，不产生二次污染。二氧化钛半导体光催化反应系统，操作简单，能耗低，经济效益与环境效益显著，因此在工业水处理方面前景广阔，更是备受重视和关注。但是，二氧化钛的传统应用形式主要是纳米粉末和薄膜两种，均存在一定的缺陷。如粉末形态的二氧化钛，在污水反应后很难跟水分离回收困难，而且由于高浓度有机废水透光性很差，会造成粉末形态的二氧化钛对光的利用率极低，因而传统粉末态光催化技术无法对高浓度有机废水进行有效处理;二氧化钛薄膜技术可以解决光催化剂与水的分离难题，但是大部分二氧化钛薄膜的制备方法，如CN 102828158A和CN104701017A等专利，成本高，方法复杂，大大限制了其工业化应用。因此，开发一种固定效果好、便于制备的二氧化钛薄膜，最大限度地利用紫外光，并将二氧化钛薄膜组件应用于废水处理尤其是高浓度有机废水的处理中是目前研究的重点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，能够将二氧化钛光催化剂层有效固定，消除或缩短二氧化钛薄膜在无紫外光照射时工作盲区，该系统可应用于处理高浓度难降解有机废水。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明提供了一种用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统，包括有机玻璃筒和蠕动泵;所述有机玻璃筒侧壁上设置有进水口，底部设置有出水口，所述进水口和出水口分别与蠕动泵的两端连接;所述有机玻璃筒内设置有若干玻璃管，每个玻璃管内均设置有条形铝基板;所述玻璃管为外壁涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管;所述条形铝基板上设置有若干紫外灯珠;所述紫外灯珠与稳压电源连接。
优选地，所述有机玻璃筒顶端设置有盖板，所述盖板上设置有用于固定玻璃管的圆孔。
优选地，所述圆孔的数量为6-8个，圆孔和玻璃管的孔径均为15-25mm。
优选地，所述外壁涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管的制备方法包括以下步骤：
配制二氧化钛浆料，并将玻璃管外壁进行清洗;
通过浸渍提拉法将二氧化钛浆料涂覆在玻璃管外壁并充分干燥，形成二氧化钛薄膜;
将涂覆二氧化钛薄膜的玻璃管置于马弗炉中煅烧，即得。
优选地，所述玻璃管外壁采用等离子清洗，可增强二氧化钛薄膜在玻璃上的固定效果。
优选地，所述二氧化钛浆料的配制方法包括以下步骤：
A1、将二氧化钛粉末与乙醇混合，搅拌均匀，得混合液a;
A2、将羧甲基纤维素溶解在松油醇中，得混合液b;其中，羧甲基纤维素的作用是提高溶液的粘稠度，松油醇的作用是作为造孔剂。
A3、将混合液a和混合液b混合，超声搅拌6-8h，然后进行旋蒸，即得所述浆料。
优选地，所述混合液a和混合液b的质量比为1:1-1.5。
优选地，所述二氧化钛粉末与乙醇的固液比为10-13g：80-100ml。
优选地，所述羧甲基纤维素与松油醇的质量比为3-5g：80-100g。
优选地，所述玻璃管外壁采用等离子清洗剂进行表面处理。
优选地，所述充分干燥的时间为6-8h。
优选地，所述煅烧处理具体采用在450℃下煅烧30min，以去除薄膜中的添加剂。
优选地，所述二氧化钛薄膜的厚度为0.5-1μm。
优选地，所述紫外灯珠的功率为3-5W，发射波长为365nm;所述的条形铝基板宽为10mm，长度为150mm。
优选地，所述有机玻璃筒的侧壁上还设置有侧壁出水口，该侧壁出水口用于废水取样进行检测。
优选地，所述进水口和出水口通过橡胶管分别与蠕动泵的两端连接;所述紫外灯珠通过导线与稳压电源连接。
本发明还提供了一种高浓度废水处理方法，采用上述的用于处理高浓度有机废水的二氧化钛薄膜光催化系统进行处理。
本发明提供了一种通过等离子清洗机处理普通玻璃试管，并通过浸渍提拉法和煅烧在玻璃试管外表面制备二氧化钛光催化薄膜的技术，并将二氧化钛光催化薄膜与焊接在条形铝基板上的LED紫外灯珠成功结合在一起，应用于光催化二氧化钛薄膜水处理系统。
本发明的二氧化钛薄膜光催化系统在污水处理的过程中，污水通过蠕动泵，由出水口回到进水口，不断循环，并在反应器内停留一定的反应时间。污水在循环流动的过程中会与涂覆在玻璃管上的二氧化钛薄膜充分接触。与此同时，稳压电源能够稳定的供电，使焊接在条形铝基板上的LED紫外灯珠发出紫外光，而发出的紫外光完全被玻璃试管上的二氧化钛薄膜吸收，被紫外光激发的二氧化钛可以对反应器的污水进行氧化处理。在反应一段时间后，处理后的污水被排出。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明选用商用P25作为制备二氧化钛浆料原料，制备工艺操作简单，而且成本上经济实惠，有利于工业化应用。
2、本发明选用普通的玻璃试管，然后用等离子清洗机简单的处理一下便可将二氧化钛有效的固定在玻璃表面，操作简单易行，价格低廉。
3、二氧化钛薄膜与在紫外光直接接触，LED紫外灯珠发出的紫外光被最大限度的利用，同时，完全消除了粉末态二氧化钛与传统二氧化钛薄膜光催化剂所存在的无紫外光照射的工作盲区。高难度废水由于透光性差很差，严重阻碍了光催化在水处理领域的应用。本发明的二氧化钛薄膜可以与在紫外光直接接触，成功解决了光催化系统因高浓度废水透光性差而无法应用的难题。
4、本发明选用LED紫外灯珠作为光源，不仅可以大大提高光源的使用寿命，同时，紫外灯珠在使用的过程中可以通过条形铝基板以及反应器中循环流动的水体散热，也解决了工业光催化过程中光源散热的难题。
5、本发明制备方法简单、可以规模化生产，为解决光催化剂处理高浓度难降解有机废水的大规模应用提供了新的研究思路。
