申请日2007.11.16
公开(公告)日2008.10.22
IPC分类号C02F1/32; C02F1/48; C02F103/16
摘要
微孔曝气TiO2/Fe3O4光催化污水处理装置属于环保领域。其特征在于该装置利用微孔曝气和气液分隔模式，将光反应器设计成圆筒形，底部留有气室，紫外灯管置于中间。相比于机械搅拌分散，这种利用微孔曝气分散的光催化装置能够实现少量光催化剂即处理能大量污水目的，而且可以在磁场下多次回收利用，大大提高了光催化剂的利用率，降低污水处理的成本。采用该装置将纳米光催化法用于冶金焦化厂高浓度有机废水处理，大量对比试验结果显示，在高曝气量、紫外光照射条件下，焦化废水中的COD和氨氮降解率分别达到98.91%和77.35%，效果良好。
权利要求书
1.一种微孔曝气TiO2/Fe3O4光催化污水处理装置，其特征在于光催化装置由圆筒形有 机玻璃反应器(1)、内含紫外灯的石英套管(2)、微孔钛板(3)、气室(4)、底部 进气口(5)构成;内含紫外灯的石英套管(2)置于圆筒形有机玻璃反应器(1)中 间，气泵与底部进气口(5)通过橡胶管连接，微孔钛板(3)将圆筒形有机玻璃反 应器(1)的主体和下部气室(4)有效分隔，阻止液体的渗漏，允许气体通过，对 复合粒子进行充分分散;反应器连接支撑设备，使反应器固定。
说明书
一种微孔曝气TiO2/Fe3O4光催化污水处理装置
技术领域
本发明属于环保领域，特别涉及光催化污水处理装置，利用微孔曝气对磁性光催化剂粒 子充分分散，实验结束后可利用磁场对粒子进行回收，极大的提高了光催化剂的利用率，污 水处理效果显著。
背景技术
水资源的短缺和污染严重影响了人们的生活和生产，对污水进行净化处理成为目前亟待 解决的问题。
与传统污水处理方法相比较，利用光催化降解污水中的污染物有许多独特的优点。研究 最多的TiO2半导体光催化材料，它的带隙能是3.0～3.2eV，相当于波长为387.5nm的光子能 量，它能有效的降解各类有机污染物，最终生成CO2和H2O，完全没有二次污染。TiO2光催 化剂有很高的化学稳定性，并且无毒，成本低，催化效率高，因此利用它进行污水处理能有 效解决传统水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，具有重要的现实意义。
现在应用于污水处理的TiO2还存在很多问题，主要有太阳光利用率低和难以重复分散利 用的问题。悬浮相的纳米TiO2粒子有最大的表面积，因此有最高的光催化活性，但分散粒子 易沉底、易损失、难以均匀分散和回收重复使用。普通利用机械搅拌分散TiO2光催化剂粒子 的方法易形成搅拌中心，粒子在重力作用下不能分散到中上部，光催化剂量少时，更难以有 效分散，此外，也存在颗粒易被机械搅拌打碎等问题。因此，有研究把TiO2光催化剂与磁性 Fe3O4纳米粒子复合，在外加磁场下进行分散和回收重复利用，但操作起来存在很大技术难题。 如何充分分散复合粒子，同时利用其磁性进行有效回收，实现最佳光催化污水处理效果和复 合粒子分离回收的结合是当前的首要任务。
发明内容
本发明目的是要解决充分分散TiO2/Fe3O4光催化剂粒子，从而实现高效污水处理的问题， 比如复合粒子的不间断分散，充分利用紫外光光源，少量光催化剂实现大范围的污水降解等。
一种利用微孔曝气分散TiO2/Fe3O4的光催化装置，其特征在于光催化装置由圆筒形有机 玻璃反应器1、内含紫外灯的石英套管2、微孔钛板3、气室4、底部进气口5构成。石英 套管2置于圆筒形有机玻璃反应器1中间，气泵与底部进气口5通过橡胶管连接，微孔钛板 3将圆筒形有机玻璃反应器1的主体和下部气室4有效分隔，阻止液体的渗漏，允许气体通 过，对复合粒子进行充分分散;反应器可以连接铁架台或其他支撑设备，使其固定。
曝气分散过程：与底部进气口5连接的气泵先运转，气体以一定速率进入气室，待气流 稳定后，放入适当比例的溶剂和光催化剂，反应进行中光催化剂不断得到分散，同时溶剂的 翻腾也使紫外光得到了充分地利用，提高了光催化效率。
该光催化装置充分利用微孔钛板隔离液体和曝气的性能，实现光催化剂的不断分散，在 紫外灯照射下，可以大大提高光催化剂利用率。
磁场回收粒子：待反应完毕，先将石英套管取出，翻转反应器，倾倒溶剂和催化剂的混 合液于器皿中，之后停止通气;利用磁铁沉降复合磁性光催化粒子，可以实现回用。
采用该装置将纳米光催化法用于冶金焦化厂高浓度有机废水处理，大量对比试验结果显 示，在高瀑气量、紫外光照射条件下，焦化废水中的COD和氨氮降解率分别达到了98.91% 和77.35%。
