申请日2004.04.01
公开(公告)日2006.06.28
IPC分类号C02F9/04; B01J21/00; C02F1/72; C02F1/52; C02F1/32
摘要
本发明提供一种磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水方法及其装置，该方法是对经化学混凝沉淀即预处理的污水进行光催化氧化处理，并结合特有的光催化氧化装置使污水在光照的条件下与纳米光催化剂粉体充分混合，发生光催化氧化反应，从而使有害物被氧化或被还原。通过本发明的磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水方法及装置，可以获得比现有的污水处理手段更好的净水效果，其净水效率高，成本低，对环境不会产生二次污染，符合“绿色”环保的要求。
权利要求书
1、一种磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水方法， 其特征在于，废水或污水先经过预处理，然后再对经预处理的污水利用 磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂进行光催化氧化处理;所述的 预处理是指对废水或污水采用聚丙烯酰胺和硫酸铝两种药剂混和絮凝或 经二次混合絮凝处理。
2、如权利要求1所述的磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂 净化废水方法，其特征在于所述二次混合絮凝，使经预处理的污水中COD 浓度小于200毫克/升。
3、一种利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂进行净化的 装置，包括光催化氧化装置，其特征在于，所述光催化氧化装置包括进 水口、处理池和出水口，且在所述处理池中设置有光源、磁性纳米TiO2 /SiO2/Fe3O4复合光催化剂和表面布满小孔的曝气管;所述光源采用紫 外光源，设置有多个，均匀分布于处理池的中央位置;所述曝气管设置 于光源的下方，且其基本为圆筒体结构，该圆筒体为直径相同的U型结 构，且U型开口的间距与多个紫外光源之间的间距相同，一般为20- 60cm，在所述圆筒体表面，均匀开设有多个小气孔。
4、如权利要求3所述的利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催 化剂进行净化的装置，其特征在于磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催 化剂的粉体是具有双层包覆结构的磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催 化剂，即其微观粒子内部核心是Fe3O4，Fe3O4的外部包覆有SiO2，SiO2 的外部包覆有TiO2。
5、如权利要求3所述的利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催 化剂进行净化的装置，其特征在于所述的曝气管一般采用塑料制成。
6、如权利要求3所述的利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催 化剂进行净化的装置，其特征在于其外部设有曝气装置，内部的U型圆 筒体的底部与外界曝气装置连通。
说明书
磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水方法及装置
技术领域
本发明涉及废水或者污水的处理方法，尤其是利用磁性纳米 TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水或污水的方法及装置。
背景技术
随着人们生活水平的提高和环保意识的加强，对废水或污水处 理的研究和实施也在不断深化和发展。现有废水或污水处理方法一般 有物理过滤法、化学药剂法、生化法、化学—氧化法等。如CN1120833 公开的名称为“含有有机化合物和无机化合物的污水处理方法”的中 国发明专利申请，其所公开的污水处理方法就包括了化学反应和/或 机械分离方法分离悬浮固体物的工序;热碱处理工艺;生物处理工序 和臭氧处理工序。按照现有的技术手段，这些处理方法一次性处理废 水或污水一般不够彻底，为了改善废水或污水处理的指标，需要重复 进行热碱处理、生物处理和臭氧处理，将处理过的废水或污水进行二 次处理，以达到我们使用的要求及环保要求，但是这种处理方式会使 成本大量增加，而效果却不理想。而且，现有的污水处理方法很多添 加剂是有毒副作用的，容易对环境造成二次污染，不满足现代社会所 倡导的“绿色”环保理想。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，在现有污水处理 方法的基础上，提供一种处理效率高、无二次污染、成本低的废水净 化方法及其装置。
本发明的另一个目的在于提供一种使用磁性纳米 TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水的方法以及净化装置，该方法 和装置能够将废水或污水中的有害粒子氧化或还原，使废水或污水得 到有效地净化，且不会留存有有害物质。
总之，本发明是按照如下方式实现的：
一种磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水方法，其 特征在于，废水或污水先经过预处理，然后再对经预处理的污水利用 磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂进行光催化氧化处理，光催化 氧化处理是使污水在光照的条件下与纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催 化剂的粉体充分混合，发生光催化氧化反应，从而使有害粒子被氧化 或被还原。
光催化氧化的原理是：纳米光催化剂在光能的作用下，低能价 带电子发生跃迁，变为激发态，跃迁至高能价带生成光生电子，该光 生电子具有强还原性，而低能价带则因此出现光生空穴，具有强氧化 能力，可杀菌、消毒，几乎可以氧化一切有机污染物。
所述的预处理是指对废水或污水先进行絮凝处理，选用常用的 聚丙烯酰胺和硫酸铝两种药剂混和絮凝，必要时可进行二次混凝，可 大大降低污水的化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD5)浓度;而 且经预处理的污水中COD浓度小于200毫克/升，以便于磁性纳米 TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂进行光催化氧化处理。
一种利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂进行净化的 装置，包括光催化氧化装置，其特征在于，所述光催化氧化装置包括进水 口、处理池和出水口，且在所述处理池中设置有光源和表面布满小孔 的曝气管，该曝气管在空气曝气时能使磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复 合光催化剂的粉体能在污水中均匀悬浮，以与废水或污水充分混合。
所述磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂粉体是具有双层 包覆结构的磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂，即其微观粒子 内部核心是Fe3O4，Fe3O4的外部包覆有SiO2，SiO2的外部包覆有TiO2。
所述光源是采用紫外光源，设置在处理池的中央位置，其可设置 多个，均匀分布于处理池的中央位置，以便于对磁性纳米TiO2/SiO2 /Fe3O4复合光催化剂进行紫外线辐射激活;依照紫外线灯管的有效半 径，采用两个紫外光源就可以达到较好的光催化效果。
所述的曝气管是一般采用塑料制成，塑料曝气管能耐废水或者污 水的酸、碱、盐腐蚀，可长期使用，且其表面不易结垢。
上述的曝气管，其设置于所述光源的下方，且其基本为圆筒体结 构，所述圆筒体表面均匀分布并开设有一定数目的小气孔。这些小气 孔在通过空气曝气时用于将磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化 剂与废水或污水进行充分混合的。
上述的塑料曝气管，其塑料圆筒体为直径相同的U型结构，且U 型开口的间距与多个紫外线之间的间距相同，一般为20-60cm。
利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂进行净化的装置，其 外部可设置曝气装置，内部的U型圆筒体的底部与外界曝气装置连 通，以及时补充气体，使上述的光催化剂能够与废水或污水充分混合， 以能够最大限度地氧化、还原废水或污水中的有害污染物微粒，充分 净化水质。
本发明是利用磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂净化废水 方法及装置，通过使用悬浮状磁性纳米TiO2/SiO2/Fe3O4复合光催化剂 对废水或污水进行光催化氧化处理，可以获得比现有的污水处理手段 更好的净水效果，其净水效率高，成本低。
并且，实施光催化氧化处理方法，只需借助光能和纳米光催化 剂，不需另外添加其他化学药剂，降解水中有机污染物时，最终产物 为二氧化碳、水和无机小分子，对环境不会产生二次污染，符合“绿 色”环保的要求。
