[发明专利]一种曝气光催化装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种曝气光催化装置，属于环境保护中污水处理技术领域。

背景技术

曝气是指人为通过适当设备向废水处理池中通入空气，以达到充氧的目的。曝气不仅使池内液体与空气接触充氧，而且由于搅动液体，加速了空气中氧向液体中转移；曝气还可以促进污水中有机物的氧化分解。

传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。光催化的出现，开拓了传统废水处理的新方向。但到目前为止光催化技术仍未在废水处理方面得到广泛应用，主要是因为催化剂颗粒分离困难，有些是纳米级的难以从水中分离出来。目前对于该技术的研究主要集中在催化剂的开发和催化设备的开发。如果有简单适用的处理设备，将会大大促进废水处理的发展。

影响催化反应效率的重要的因素有三个：一个是催化剂种类，二是催化剂的表面积，一个是光的利用率，即液膜的厚度。对于采用相同的催化剂，催化设备所起的作用就是：一方面是扩大催化剂的比表面积，另一方面是保证光照效率。

当负载有纳米颗粒的载体浸泡于水中的时候，激发光必须透过较厚（往往是数厘米以上）的溶液才能照射到催化剂上。而事实上，无论是在紫外光区还是可见光区，有机物溶液（尤其是带色有机物废水）都会有不同程度的光吸收，这势必会引起激发光不同程度的光损失，使得到达催化剂表面的光强度下降，从而使得光生电子和空穴的产率下降，最终使得污染物的降解效率降低。

众多文献研究表明：溶液中溶解氧的浓度越高就越有利于光催化反应的进行。溶解氧浓度提高促进降解率提高的原因可能是：从化学角度看，吸附水可以看作是电子-空穴复合中心，而吸附氧则为电子的捕获剂。曝气增加了体系中的溶解氧，一方面作为电子受体的溶解氧能有效地抑制光生电子（e^-）和空穴（h⁺）的简单复合，另一方面，溶解氧生成的高度活性的超氧负离子(O₂^-)可以与有机分子反应，或在质子化作用以后生成H₂O₂直至·OH，提高了光催化反应的活性。（沈阳工业学院学报，2004年第1期75页；环境化学，2010年第1期88页）

目前所采用的曝气式光催化一般是在催化过程中增加普通曝气装置，效率低、功耗高。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种效率高、功耗低、不存在二次污染的曝气光催化装置。

本发明采用的技术方案是：本发明包括两个上下平行且共轴的圆盘，轴固定联接于两个圆盘的轴心处，轴的上段穿过上部的第二个圆盘的中心并向上延伸固定连接电动机；沿两个圆盘的盘面的圆周方向均布若干个弯管，若干个弯管的下段与轴平行且穿过下部的第一个圆盘向下延伸，若干个弯管的上段穿过上部的第二个圆盘并沿第二个圆盘的中心朝径向的斜上方向外弯曲一定角度；每个弯管的上端均具有一段喉管，喉管最细部分的旁侧设有与外部空气相通的毛细管；在两个圆盘外同轴套有第一圆筒，第一圆筒的上端延伸一同轴心的第一锥形筒，在第一圆筒和第一锥形筒的外侧面上均设有多个灯泡；第一圆筒外同轴套有与第一圆筒固接的第二圆筒，第二圆筒内侧固定衬有表面负载有磷酸银的银质箔；第二圆筒外侧沿轴向上同轴套有多个第二锥形筒，第二锥形筒上端是大端，第二锥形筒大端的半径大于弯管上端弯曲的长度，第二锥形筒内侧面上固定衬有阶梯状的银质箔；阶梯状的银质箔和空气接触的一面负载有磷酸银；除最下面一个第二锥形筒之外的其余第二锥形筒的外侧面上都设有灯泡；在第二锥形筒和第二圆筒联接处的第二圆筒壁面一圈上开有小孔；第一个圆盘以下部分的弯管置于待处理水中。

本发明采用上述技术方案后具有以下有益效果： 

1、本发明中的圆盘可尽量做小，只要能满足弯管安装面积，以减少搅动水量，低耗能充氧，降低动力损失。2、将充氧和光催化结合，大大促进光催化效果。3、喉管可以使水流加速，在喉管处形成的负压增大，喉管处的毛细管可以吸入更多空气，能有效和水流混合，增加溶解效率。4、阶梯状催化剂载体既增大了催化剂的表面积，又可以增加氧气溶解。5、阶梯台阶边缘的溢流堰可以保持一定的液位，不会让水流速过快，但也能保持有一层液膜。6、本发明如果露天使用，还可以接受太阳光的照射，充分利用太阳能分解污染物。

附图说明

图1是本发明所述一种曝气光催化装置的结构示意图；

图2是图1中上部圆盘1与弯管3组装结构放大示意图；

图3是图1中圆筒10与锥形筒11组装结构的局部放大示意图；