專利名稱：：光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種運(yùn)用光電復(fù)相催化氧化原理研制的水處理裝置，更具體地說它是一種光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置。
背景技術(shù)：
：對(duì)于極難生化降解，對(duì)環(huán)境、對(duì)人類危害極大的"三致"(致癌、致畸、致突變)有機(jī)污染物，是當(dāng)前世界水處理非常活躍的研究領(lǐng)域。文獻(xiàn)中已有不少關(guān)于光催化氧化有機(jī)物的研究報(bào)導(dǎo)，但他們使用的光催化氧化劑或采用添加式投放到廢水之中，或是附著在一個(gè)絕緣體上、不具備導(dǎo)體功能。己見報(bào)導(dǎo)的治理難生化以及含"三致"有機(jī)污染物廢水的技術(shù)研究主要有以下幾種①、催化濕式氧化法(CWA0)和超臨界濕式氧化法(SCW0)，這兩種方法要求高溫高壓(150-6(XrC，5-25MPa)，操作條件苛刻。②、光化學(xué)氧化瞎,(紫外光/臭氧)、UV/HA(紫夕卜光/過氧化氫)、UV/U/HA(紫外光/臭氧/過氧化氫)、UV/Fe-+2H202(紫外光/沸騰試劑)、UV/Ti02-石英砂、UV/Ti02-玻璃纖維、UV/Ti02-硅膠等。這些反應(yīng)作用單一，處理成本偏高，對(duì)有機(jī)污染物降解存在著選擇性，通用性不好。③、三維電極電化學(xué)技術(shù)，所采用的填充粒子為涂膜活性炭、石墨一碳一金屬、活性炭一云母一二氧化硅等。實(shí)踐證明單一的三維電極電化學(xué)催化氧化技術(shù)對(duì)于處理"三致"有機(jī)污染物在工程技術(shù)上很難推廣應(yīng)用?，F(xiàn)有難降解、有毒性、高含鹽、高濃度有機(jī)污水處理的實(shí)際情況需要開發(fā)出降解去污功能強(qiáng)勁，適用范圍廣泛的新型水處理裝置。至今尚未見到采用空氣電極與光催化電極構(gòu)成一對(duì)能將液相光催化反應(yīng)與固相光催化反應(yīng)和電催化反應(yīng)統(tǒng)一在同一個(gè)系統(tǒng)中的光電化學(xué)復(fù)相催化反應(yīng)裝置。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有
背景技術(shù)：
的不足之處，而提供一種光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置。它特別適合處理極難生化，具有生物毒性，含鹽高的制藥、農(nóng)藥工業(yè)廢水以及含"三致"有機(jī)污染物廢水。本發(fā)明的目的是通過如下措施來達(dá)到的光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，它包括槽體、電極板、納米光催化劑、活性陰極、光源，其特征在于所述槽體1由進(jìn)水槽8、槽底板13、墻板10、空氣陰極9組成；光源通過光源燈套管3垂直地固定于槽內(nèi)中軸線上，光源燈套管3的上端固定在定位孔板2上，下端位于孔管出水管12上部的定位座套15中，定位孔板2的兩端分別焊接在槽內(nèi)兩端的墻板10上；齒口分布管6固定在槽體1上部，齒口分布管6平行于定位孔板2;孔管出水管12位于槽底板13上燈套管3的垂足連線上，孔管出水管12出槽底板13后沿槽體1外壁上升并固定；進(jìn)水槽8焊置于槽體1的外上部，空氣電極9溶焊在槽體1兩側(cè)外上部墻板10上，空氣電極9槽內(nèi)接觸廢水，槽外接觸空氣；槽體l內(nèi)的活性泡沬鎳(Ni)電極4位于槽體1上的空氣電極9和槽體1內(nèi)的納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)(Ti02/Ti)電極5之間；排凈口接管ll焊置在槽體l底部，回流管7焊接在進(jìn)水槽8的端頭部，所述納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)(Ti02/Ti)電極5和活性泡沫鎳(Ni)電極4連接在一起形成正極，與空氣電極9、外接整流電源16共同組成電路回路。在上述技術(shù)方案中，所述孔管出水管12上鉆有小孔14，所述小孔14的數(shù)量N》RVr2，式中R為孔管出水管12的半徑，r為小孔14半徑。使廢水流動(dòng)系統(tǒng)為靜壓自流，自上而下，靠液位差推動(dòng)外溢，呈柱塞式緩慢均衡流動(dòng)。在上述技術(shù)方案中，所述光源為紫外光燈管，安置于光源燈套管3之中，紫外光波長(zhǎng)為253.7nm，相鄰光源燈套管3之間的間距為150-200mm，這種波長(zhǎng)和光照范圍為優(yōu)選配置。在上述技術(shù)方案中，所述孔管出水管12上的排水出口比進(jìn)水齒口分布管6上的出水口低20mm。在上述技術(shù)方案中，所述進(jìn)水槽8與槽體1同寬，并位于齒口分布管6下200mm。在上述技術(shù)方案中，所述活性泡沬鎳(Ni)電極4與空氣電極9平行并相距10mm，納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)(Ti02/Ti)電極5與泡沫鎳(Ni)電極4平行并相距15-2(km，納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極5與泡沫鎳電極4通過導(dǎo)線連接在一起。本發(fā)明光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置具有設(shè)計(jì)先進(jìn)、結(jié)構(gòu)合理、制造簡(jiǎn)易、操作方便、運(yùn)行穩(wěn)定、節(jié)省電耗，具有對(duì)"三致"有機(jī)污染物極其強(qiáng)大的降解功能。本發(fā)明裝置與現(xiàn)有微多相、粒子群電催化實(shí)驗(yàn)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比表:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>結(jié)論本發(fā)明裝置具有高強(qiáng)度降解功能，能夠?qū)⒁话愕奶幚矸椒?如微多相、粒子群)難于降解的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的有機(jī)污染物礦物化。經(jīng)試驗(yàn)證明本發(fā)明光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置對(duì)硝基苯、氯化苯、苯胺、丙烯醛、T酸、H酸、苯甲酸、芐叉丙酮和制藥等生產(chǎn)廢水的處理都達(dá)到了理想效果。本發(fā)明裝置對(duì)于處理含鹽高、含殺菌劑、B0D/C0D=0(BOD表示生物耗氧量、COD表示化學(xué)耗氧量)的制藥和農(nóng)藥工業(yè)廢水、含"三致"有機(jī)污染物的工業(yè)廢水具有無(wú)可比擬的獨(dú)特功效。圖1為本實(shí)用新型光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置的俯視圖。圖3為本實(shí)用新型光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置的側(cè)視圖。圖4為本實(shí)用新型中齒口分布管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為圖4的B-B剖示圖。圖6為本實(shí)用新型中孔管出水管的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7為圖6的A-A剖示圖。圖8為本實(shí)用新型中光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置電路連接結(jié)構(gòu)圖。具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施情況，但它不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明保護(hù)的限制，僅作舉例而已，同時(shí)通過說明本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)將變得更加清楚和容易理解。本發(fā)明光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置的反應(yīng)機(jī)理為裝置采用了PTFE(聚四氟乙烯)防水型空氣電極9為反應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的光催化氧化提供反應(yīng)加速劑H202(過氧化氫)，納米活性半導(dǎo)體光催化劑Ti02被負(fù)載在網(wǎng)狀Ti(鈦板網(wǎng))金屬表面形成高吸附性且具有陽(yáng)極偏壓的光催化電極，還有活性泡沬鎳(Ni)電極，共同構(gòu)成有機(jī)分子多相光催化反應(yīng)場(chǎng)所，這種液相與固相結(jié)合的光化學(xué)催化氧化，電化學(xué)催化氧化，間接電催化氧化，間接光電化學(xué)催化氧化的體系中，液相的反應(yīng)加速劑HA在電催化和紫外光激發(fā)的作用下，生成氧化性極強(qiáng)的0H'羥基自由基(cD。=2.8V)，對(duì)廢水中的有機(jī)分子產(chǎn)生無(wú)選擇性的氧化降解，對(duì)于復(fù)相的光催化電極而言，在紫外光的激發(fā)下，其表面產(chǎn)生大量的高能量光生電子——空穴，這也是一種對(duì)有機(jī)分子(特別是被吸附在電極表面的有機(jī)分子)的重要氧化分解途徑。具有催化活性的電極是這個(gè)光——電激發(fā)、催化過程的關(guān)鍵。本發(fā)明光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置的化學(xué)表達(dá)式如下02(空氣)+2H++2e—H202H202---hv(光電激發(fā))—20H'OH'+R—PTi02+hv(光電激發(fā))一h++e—H++R—P(式中R——有機(jī)分子、P——氧化降解產(chǎn)物、最終為H20和C02)納米Ti02在光電激發(fā)作用下，產(chǎn)生并維持較高濃度的"電子空穴"(正電荷)。光電催化產(chǎn)生的H202、0H'、"光生空穴"等高強(qiáng)度的氧化粒子可使廢水中的有機(jī)分子產(chǎn)生電化學(xué)焚燒(即對(duì)有機(jī)物實(shí)施無(wú)機(jī)化反應(yīng))，使廢水徹底地轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓袡C(jī)物的清潔水。參閱附圖可知本發(fā)明包括槽體和電極板(包括空氣陰極9、泡沫鎳電極4和納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極5連接成一體的陽(yáng)極)、光源。槽體外形為長(zhǎng)方體，槽體由進(jìn)水槽8、槽底板13、槽墻板10、空氣電極9組成。若干光源燈套管3垂直地置于槽體1內(nèi)的中軸線上，其相鄰光源燈套管之間的間距150-200mm，上端由定位孔板2定位，下端落到出水孔管12頂部的定位座套15中，定位孔板2的兩端分別悍接在槽體1兩端的墻板10上。齒口分布管6按水平定位固定在槽體1頂部?jī)啥说膲Π?0上，光源燈套管3平行與定位孔板2;孔管出水管12按水平定位固定在槽底板12上，并位于光源燈套管3垂足連線上，該管出槽后沿槽體外壁上升并固定，排水口比進(jìn)水齒口分布管6出水口低20mm，該管在槽體1內(nèi)的端頭封閉，沿其中心線的水平面和管壁兩翼的相交線上均勻地開有N(N為正整數(shù))個(gè)小孔，所開小孔數(shù)量^R2/r2，式中R為孔管12的半徑、r為小孔的半徑；進(jìn)水槽8焊置在出水管12對(duì)面槽體外端頭的上部，與槽體同寬，深度比齒口分布管6低下200mm，長(zhǎng)度視水處理流量而定；回流管7焊接在進(jìn)水槽8端頭的外部，以保持進(jìn)水槽8內(nèi)液面穩(wěn)定為準(zhǔn)；空氣電極9溶焊固定在槽體1兩側(cè)的墻板外上部1/3墻板上，在安置空氣電極9的部位，需先將該部位的槽體墻板銑空，其銑空尺寸的長(zhǎng)和寬分別比空氣電極9的長(zhǎng)和寬小15mm，使空氣電極9固定后對(duì)槽內(nèi)可接觸廢水，對(duì)槽外可接觸空氣；活性泡沬Ni電極4與空氣電極9平行相距l(xiāng)Omm;排凈口ll焊接在槽體l下部，位于進(jìn)水槽8下方，其中點(diǎn)距離槽底板13為60mm，匹配外置鎮(zhèn)流電源16。廢水流動(dòng)系統(tǒng)為靜壓自流，自上而下，靠液位差推動(dòng)外溢，呈柱塞式緩慢均衡流動(dòng)。本發(fā)明裝置除電極板，光源部份外其余都采用PVC板材和PVC管材制作。本發(fā)明裝置可配備ra調(diào)節(jié)裝置(現(xiàn)有的產(chǎn)品)，以控制槽內(nèi)廢水在最佳酸堿度范圍內(nèi)。實(shí)施例2本發(fā)明包括槽體、電極板、光源和外置整流電源，槽體為立式圓柱體形，槽體由底板、筒體、燈套管支架、槽頂蓋板組成，槽體的高度與槽體直徑比為H:D^3;進(jìn)水口接管焊置在筒體下部，進(jìn)入筒體后連接環(huán)形進(jìn)水分布孔管，出水口接管焊接在筒體上部；排凈水出口焊接在筒體下部位于進(jìn)水口的對(duì)稱點(diǎn)處；蓋板與筒體采用大法蘭連接，蓋板為花板式，讓燈套管頂端外露100mm，并開出導(dǎo)線連接窗口；燈套管呈正"△"形分布均勻地垂直安置在槽內(nèi)，燈套管底部的定位座套焊置于底板上；空氣電極溶焊固定于筒體上，分布于筒體上半部份；Ti(VTi電極加工成圓筒形①300腿，以燈套管為圓心插進(jìn)槽內(nèi)；泡沫Ni電極加工成圓筒形O400ram，以燈套管為圓心套插在Ti02/Ti電極外；裝置設(shè)計(jì)4個(gè)支座對(duì)稱地焊接在筒體外壁上，其余內(nèi)容參照實(shí)例l。需要說明的是對(duì)于所屬領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說，在不改變本發(fā)明原理的前提下，還可以對(duì)本發(fā)明做出若干改變和變形，這同樣屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，它包括槽體和電極板、光源，其特征在于所述槽體(1)由進(jìn)水槽(8)、槽底板(13)、墻板(10)、空氣陰極(9)組成；光源通過光源燈套管(3)垂直地固定于槽內(nèi)中軸線上，光源燈套管(3)的上端固定在定位孔板(2)上，下端位于孔管出水管(12)上部的定位座套(15)中，定位孔板(2)的兩端分別焊接在槽內(nèi)兩端的墻板(10)上；齒口分布管(6)固定在槽體(1)上部，齒口分布管(6)平行于定位孔板(2)；孔管出水管(12)位于槽底板(13)上燈套管(3)的垂足連線上，孔管出水管(12)出槽底板(13)后沿槽體(1)外壁上升并固定；進(jìn)水槽(8)焊置于槽體(1)的外上部，空氣電極(9)溶焊在槽體(1)兩側(cè)外上部墻板(10)上，空氣電極(9)槽內(nèi)接觸廢水，槽外接觸空氣；槽體(1)內(nèi)的活性泡沫鎳電極(4)位于槽體(1)上的空氣電極(9)和槽體(1)內(nèi)的納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極(5)之間；排凈口接管(11)焊置在槽體(1)底部，回流管(7)焊接在進(jìn)水槽(8)的端頭部；所述納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極(5)和活性泡沫鎳電極(4)連接在一起形成正極，并與空氣電極(9)、外接整流電源(16)共同組成電路回路。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，其特征在于所述孔管出水管(12)上鉆有小孔(14)，所述小孔(14)的數(shù)量N》RVr2，式中R為孔管出水管(12)的半徑，r為小孔(14)半徑。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，其特征在于所述光源為紫外光燈管，安置于光源燈套管(3)之中，紫外光波長(zhǎng)為253.7nm，相鄰光源燈套管(3)之間的間距為150-200腿。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，其特征在于所述孔管出水管(12)上的排水出口比進(jìn)水齒口分布管(6)上的出水口低20mm。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，其特征在于所述進(jìn)水槽(8)與槽體(1)同寬，并位于齒口分布管(6)下200mm。6、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，其特征在于所述活性泡沫鎳電極(4)與空氣電極(9)平行并相距l(xiāng)Ornm，納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極(5)與泡沫鎳電極(4)平行并相距15-20mm，納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極(5)與泡沫鎳電極(4)通過導(dǎo)線連接在一起。全文摘要光電化學(xué)復(fù)相催化氧化水處理裝置，它包括槽體和電極板、光源，所述槽體(1)由進(jìn)水槽(8)、槽底板(13)、墻板(10)、空氣陰極(9)組成；光源通過光源燈套管(3)垂直地固定于槽內(nèi)中軸線上，齒口分布管(6)固定在槽體(1)上部，齒口分布管(6)平行于定位孔板(2)；進(jìn)水槽(8)焊置于槽體(1)的外上部，空氣電極(9)熔焊在槽體(1)兩側(cè)外上部墻板(10)上，空氣電極(9)槽內(nèi)接觸廢水，槽外接觸空氣；納米二氧化鈦/鈦板網(wǎng)電極(5)和活性泡沫鎳電極(4)連接在一起形成正極，并與空氣電極(9)、外接整流電源(16)共同組成電路回路。本發(fā)明特別適合處理極難生化，具有生物毒性，含鹽高的制藥、農(nóng)藥工業(yè)廢水以及含“三致”有機(jī)污染物廢水。文檔編號(hào)C02F1/30GK101172674SQ20071005367公開日2008年5月7日申請(qǐng)日期2007年10月26日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者張懷松,李世榮申請(qǐng)人:武漢威蒙化工機(jī)械有限公司