[发明专利]磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种水处理设备，具体地说是一种光催化工业废水处理装置。

背景技术

废水深度净化回用是企业节能减排的实施手段。在我国，有机工业废水的产生量逐年增加，仅1995年我国工业废水(不包括乡镇企业)排放量就为223亿吨，含COD770万吨、重金属1823吨、砷1132吨、氰化物2504吨、挥发酚6366吨、石油类64341吨，其中仅123亿吨废水达标排放，其余部分，尤其是高浓度难降解有机工业废水对环境造成了严重的污染，高浓度难降解有机工业废水主要分布在化工、冶金、炼焦、染料等行业。

难降解有机工业废水主要包括焦化废水、造纸废水、印染废水等，具有水质复杂，危害性大，COD和BOD高，可生化性差等特点，其对环境造成了巨大的危害，排放物的环境污染问题已引起各国政府及环保部门的高度重视。国内外对于难降解有机工业废水的处理方法主要有物理法、生物法和化学法。

半导体光催化氧化处理环境污染物是近年来兴起的一种污染治理技术。由于半导体光催化剂对很多生物难以降解的有机物表现出较强的降解能力，并可将环境中的有害物质降解为CO₂和H₂O，因而受到广泛关注。在众多的半导体催化剂中，二氧化钛以活性高、稳定、无毒、价廉、无污染、无腐蚀、能反复使用被认为是最佳的绿色环保光催化剂而得到了广泛的应用。然而，二氧化钛也有其自身的缺陷：①其禁带较宽（锐钛型E_g=3.2eV，金红石型E_g=3.02eV），只能用紫外光来激发；②电子和空穴易复合，所以催化效率低、颗粒小、难以分离，从而限制了其应用。因此，使用多种手段进行改性，其中包括半导体复合、染料敏化、聚合物、硫酸盐化、贵金属修饰、非金属元素的掺杂及过渡金属元素掺杂等。

在废水处理的过程中，光催化剂二氧化钛的颗粒太小，难以从反应混合物中分离，造成颗粒光催化剂流失率大，不能有效地从处理后的废水中回收和循环利用。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种可循环利用、效率高、水质好的磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

磁载纳米二氧化钛废水处理和回收装置，包括混合水箱和光催化反应室，所述混合水箱顶部装有搅拌机，上部设有进水管，下部设有出水管，所述出水管通过水泵与光催化反应室的进水管相连，光催化反应室为多层结构，每层光催化反应室内上部设有紫外灯光源，中间为反应空间，下部设置有鼓风曝气管和电磁吸盘，鼓风曝气管与设在光催化反应室外部的鼓风机相连，每层光催化反应室还设有溢水管。

进一步的，所述电磁吸盘为矩形电磁吸盘，其电磁吸盘吸力强度为100N/cm²。

进一步的，所述光催化反应室两端设有外加电场，所述外加电场由阳极、阴极和直流电源构成。

进一步的，所述阳极为石墨板电极，阴极为不锈钢板电极，所述直流电源电压为0～36V。

本发明具有以下技术效果：

（1）本发明采用磁载纳米二氧化钛，即磁性氧化铁材料为核，纳米二氧化钛包覆其表面，纳米磁性材料具有巨大的比表面积和良好的分离回收特点，将其作为光催化剂的载体，这样既保留了纳米光催化剂的高催化活性，又可以在反应完成后施加一个合适的外加磁场就可快速有效分离，分离后的磁载纳米二氧化钛被光催化反应室内的矩形电磁吸盘吸附，等下一批经过混合后的废水到来后，矩形电磁吸盘断电，矩形电磁吸盘磁性消失，被吸附的磁载纳米二氧化钛在微曝气的作用下，又与废水充分混合发生反应，处理完成后，矩形电磁吸盘充电，磁载纳米二氧化钛又被吸附，如此循环。本发明大幅度地减少了纳米二氧化钛的流失率，解决了固液分离难的问题，实现了资源的重复利用，减少了处理成本，达到了节约资源、保护环境的目的。

（2）光催化反应室采用多层结构，节省了占地面积，提高了装置的反应效率。

（3）光催化反应室增设外电场，使得光生电子和空穴分离，减少光生电子和空穴的复合几率，使得具有强氧化性的空穴数量增加，增强磁载光催化剂氧化有机物的效率，同时使得磁载光催化剂和废水混合更加充分，提高磁载光催化剂的利用率。

附图说明

图1为本发明的示意图。

图2为本发明每层光催化反应室的内部结构图。