[发明专利]一种光催化降解含酚废水的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化降解含酚废水的装置及方法，属于化工废水处理技术领域。

背景技术

光催化技术作为一种高级氧化技术，几乎能够使空气和水中的有机污染物完全矿化，不产生二次污染，反应条件温和，耗能低，在紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生反应。

自利用光催化反应器在紫外光照射下发生光催化氧化反应降解有机化合物以来，众多的研究者投入到此类高级化学氧化技术的研究中，但大规模工业化应用极少，最主要的问题在于光催化剂难以分离回收以及缺少合适的高效光催化反应器。近年来，研究者通过对催化剂改性及负载实现了催化剂的分离回收，通过对反应器结构的改进不断实现反应器的高效化。已有的研究成果表明，多种结构的光催化反应体系已经被用于光降解研究，并且取得了一定的效果，如中国专利（CN 201770511U）公开了一种转盘式光解反应器，该反应器为转动轴串联多个附着有光催化剂的转盘置于含有污染物水溶液的水槽，转盘一半面积浸没在水中，由电动机带动其转动，水槽底部设多块导流折板，反应器顶部平行安装多根紫外灯管。该反应器解决了紫外光穿透性差的问题，增加了废水在反应器中停留时间，但该反应器由于转盘一半面积浸没在水中，单片转盘的处理能力较低，且其结构复杂，不易工业化应用。因此，如何在满足光催化效应的前提下，克服现有技术中催化剂难以分离，光能利用率低并同时降低反应器结构复杂程度，是本领域亟待解决的问题。

发明内容

为了克服上述不足，本发明旨在提供一种光催化降解含酚废水的装置，包括一种方便、高效并且造价低廉的光催化反应器，该反应器考虑到液体在转盘上停留时间短的问题，在壳体内壁上同时负载催化剂，转盘上下方都安装有激发光源，从而增加了光催化反应时间。本发明还提供了利用该装置降解含酚废水的方法，通过光催化反应降解水体中的酚类化合物，克服现有光催化技术中催化剂难以分离，光能利用率低，光催化反应器结构复杂、不易工业化应用等不足。

本发明是通过以下技术方案实现的：

    一种光催化降解含酚废水的装置，其特征在于：包括转盘反应器、储液槽，转盘反应器和储液槽组成一个循环体系；其中转盘反应器包括壳体、转盘、转轴、激发光源、进液管与出液管，进液管置于壳体上盖中央，出液管设置在壳体底部，壳体安装于水平台上，转盘水平设置在壳体内部中央，在转盘上方和下方分别设有激发光源，转盘通过转轴带动旋转，转轴与电机连接，电机的控制端连接变频器；储液槽通过泵与转盘反应器的进液管连接，液体输送管路上安装液体流量计，转盘反应器的出液管与储液槽上方入口连接。

进一步地，所述进液管下端与转盘中心的距离为2mm~30mm。

更进一步地，所述激发光源为紫外灯，包括四组，转盘上方设有两组紫外灯，转盘下方设有两组紫外灯。所述紫外灯的波长为365nm、313nm、254nm、185nm的一种。紫外灯的波长，可根据待降解含酚废水的需要进行选择。

    本发明还提供了一种光催化降解含酚废水的方法，其特征在于：包括如下步骤：

   （1）制备负载型光催化剂   

本发明所述转盘以及壳体内壁上负载有纳米二氧化钛，所述的纳米二氧化钛粒径为10~30nm，催化剂的负载方法为粘结剂法；具体操作步骤为：

将纳米二氧化钛加入含有粘结剂的有机溶剂中，采用超声波震荡使二氧化钛分散均匀，震荡时间为5~40min，将制得的混合液通过浸渍或涂抹负载到转盘和壳体内壁上，负载均匀后，保持温度在50~150℃干燥，自然冷却后得到负载型光催化剂薄膜；

    在负载光催化剂步骤中采用催化剂载体，首先将制得的混合液通过浸渍或涂抹负载到催化剂载体上，然后将催化剂载体置于转盘上，所述的催化剂载体的基质为无机陶瓷、不锈钢、硅胶片、硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃中的一种。

   （2）光催化降解有机废水