本發(fā)明屬于污水處理領(lǐng)域，具體地說，涉及基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著工業(yè)發(fā)展，石油、石油化工、鋼鐵、焦化、煤氣發(fā)生站、機(jī)械加工等工業(yè)部門排放出大量含油污水，危害生態(tài)環(huán)境，對人類、動物和植物乃至整個生態(tài)系統(tǒng)都產(chǎn)生不良的影響。污水中的油類物質(zhì)會排放在水中后會在水面形成油膜，使水中溶解氧含量降低，水體變臭，影響水中藻類光合作用和其他水生生物生長。對于水體中的生物如魚類，油污附著在腮上會使魚窒息死亡。若直接排放到土壤中，會影響土壤中微生物代謝，降低農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量，甚至使農(nóng)作物死亡及污染地下水。

壓艙水是為了保持船舶平衡，而專門注入的水。壓艙水除了常容易帶來外來物種入侵以外，還容易對環(huán)境造成直接污染。壓艙水中不僅有油污等污染物質(zhì)，還包含大量細(xì)菌及不同生物的卵及幼蟲等，需要消毒殺菌處理來避免產(chǎn)生環(huán)境污染。

基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)是基于光催化技術(shù)與電解處理廢水技術(shù)對含油污水進(jìn)行凈化的裝置。光催化空氣凈化技術(shù)基于半導(dǎo)體理論，其催化降解污染物的原理為：在光源照射下，光催化材料吸收的光子能量大于或等于其禁帶寬度時，會產(chǎn)生空穴一電子對，當(dāng)空穴一電子對移動到催化劑表面時，與吸附在催化劑表面的有害氣體分子發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終生成無毒無害的水和二氧化碳等物質(zhì)。電解法處理廢水的原理是使廢水中有害物質(zhì)通過電解過程在陽、陰兩極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)轉(zhuǎn)化成為無害物質(zhì)以實(shí)現(xiàn)廢水凈化的方法。現(xiàn)有的基于光催化或電解的含油污水凈化裝置有許多缺點(diǎn)，如不便移動使用，沒有采用封閉外殼，易造成水體中有機(jī)物揮發(fā)產(chǎn)生二次污染，凈化效率低，凈化不徹底、工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，針對上述問題，提出基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)，采用圓筒形外殼，前后分別設(shè)有前、后蓋，易于安裝、拆卸及移動使用。內(nèi)部有圓形且表面具有多孔結(jié)構(gòu)的光催化板、環(huán)形紫外燈管、電極等結(jié)構(gòu)。本發(fā)明將光催化技術(shù)與電解技術(shù)結(jié)合，可以有效凈化污水中的有機(jī)物質(zhì)，并可以對污水中的細(xì)菌、病毒等微生物進(jìn)行滅活，對含油污水凈化效果良好，效率高。

本發(fā)明的技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)，包括進(jìn)水口、出水口、污水凈化罐、匯集處理罐、流體管路、氣體管路、排水管路、換熱器、水箱和供電設(shè)施，所述污水凈化罐以兩兩一組的方式進(jìn)行排布，在每兩組污水凈化罐的下端連接一個匯集處理罐，含油污水從進(jìn)水口進(jìn)入，并沿著流體管路依次通過各匯集處理罐和污水凈化裝置，最終通過出水口完成凈化循環(huán)，在污水凈化罐的上端設(shè)置有氣體管路，用于控制污水凈化裝置內(nèi)的氣壓，以達(dá)到控制含油海水由流體管路順暢的依次進(jìn)入?yún)R集處理罐和污水凈化裝置，在匯集處理罐的下端設(shè)置有排水管路，排水管路分別與每個匯集處理罐連通，在含油海水進(jìn)入污水凈化裝置之前的流體管路上設(shè)置有換熱器，并配備有水箱和供電設(shè)施；

在上述技術(shù)方案中，在所述進(jìn)水口處設(shè)置有泵進(jìn)口壓力指示計(jì)；

在上述技術(shù)方案中，在所述出水口處設(shè)置有泵出口壓力指示計(jì)；

在上述技術(shù)方案中，在所述流體管路上設(shè)置有流量指示計(jì)；

所述污水凈化罐包括外殼、前蓋、后蓋、光催化板、紫外燈管和電極，

外殼為管狀結(jié)構(gòu)，徑向截面為圓形，外殼的內(nèi)層邊緣設(shè)置有空夾層，空夾層內(nèi)設(shè)置有線纜；

在外殼內(nèi)部沿外殼的徑向平行設(shè)置有光催化板，光催化板的平面為圓形，圓形面積與外殼的截面面積相同，在光催化板上設(shè)置有圓孔，在光催化板的兩側(cè)平面上設(shè)置有光催化劑層；在光催化劑層中設(shè)置有二氧化鈦光催化劑；

在外殼內(nèi)部相鄰的光催化板之間設(shè)置有紫外燈管，紫外燈管呈環(huán)狀，沿外殼內(nèi)壁設(shè)置，所述紫外燈管均與線纜相連接；

在外殼的前端設(shè)置有前蓋，在外殼的后端設(shè)置有后蓋，前蓋與后蓋具有相同的結(jié)構(gòu)，在前蓋平面上設(shè)置有兩個進(jìn)水口，在后蓋平面上設(shè)置有兩個出水口，進(jìn)水口(出水口)的邊緣設(shè)置有環(huán)形凸起，在進(jìn)水口(出水口)平面中心設(shè)置有電極固定孔，在進(jìn)水口(出水口)平面圓心周圍設(shè)置進(jìn)水孔，在前蓋的進(jìn)水口與后蓋的出水口之間設(shè)置兩個電極，電極穿過光催化板的圓形孔，電極的兩端設(shè)置于電極固定孔內(nèi)，在電極表面設(shè)置有復(fù)合氮化碳的二氧化鈦納米帶電極材料層。

在上述技術(shù)方案中，所述光催化板的數(shù)量為四片，分別為第一光催化板、第二光催化板、第三光催化板和第四光催化板，四片光催化板將外殼內(nèi)部的空間等分為五部分。

在上述技術(shù)方案中，所述的圓形孔數(shù)量為8個，8個圓形孔分布在與光催化板同圓心的圓形圓周上。

在上述技術(shù)方案中，所述的進(jìn)水孔為水滴形，數(shù)量為6個，沿電極固定孔對稱均勻分布。

在上述技術(shù)方案中，所述的圓形孔直徑大于電極的直徑。

在上述技術(shù)方案中，所述的電極長度與外殼長度相同。

在上述技術(shù)方案中，所述二氧化鈦光催化劑選用二氧化鈦的片狀納米晶、納米管、納米線、石墨烯和二氧化鈦復(fù)合材料或者鉑金摻雜改型的二氧化鈦，將所述二氧化鈦光催化劑通過下述方法在光催化板表面進(jìn)行負(fù)載，例如浸漬提拉、磁控濺射、溶膠—凝膠。通過負(fù)載后，光催化板上具備較大的二氧化鈦負(fù)載面積，能夠提高光催化去除空氣中污染物的效率，且避免光催化反應(yīng)產(chǎn)生的二次污染對環(huán)境的影響。

上述進(jìn)行二氧化鈦光催化劑的制備和負(fù)載時，參考現(xiàn)有技術(shù)中有關(guān)不同類型二氧化鈦的制備方法及其負(fù)載方法，例如

(1)片狀納米晶：

synthesisandcharacterizationoftio2nano-crystallinewithdifferentmorphologiesbylow-temperaturehydrothermalmethod；zhangxia,zhaoyan，zhangcai-bei，menghao；actaphys.-chim.sin.,2007,23(6):856-860

(2)石墨烯和二氧化鈦復(fù)合材料：

preparationandphotoactivityofgraphene/tio2hybridphotocatalystsundervisiblelightirraditon；liuhui,dongxiao-nan,sunchao-chao；journalofshaannxiuniversityofscience&technolog:1000-5811(2013)01-0023-06

(3)鉑金摻雜改型的二氧化鈦：

photocatalyticactivityoftio2thinfilmdopedbyptwithdifferent

distribution；wang,jun-gangli,xin-jun,zheng,shao-jianhe,

ming-xingxu；actachimicasinicano.7,592～596

(4)納米管：

researchadvancesintio2nanotubes；kongxiangrong,pengpeng,sunguixiang,zhengwenjun；actachimicasinicano.8,1439～1444

(5)納米線：

recentprocessinmetal-dopedtitaniumoxidenanowires；dujun,shijiaguang,huangjingjing,zhangwenlong,liufei；材料導(dǎo)報2012年2月

(6)浸漬提拉：

浸漬提拉法制備tio2薄膜及其光催化性能的研究；南昌希，權(quán)伍榮，張敬愛，趙成男；太陽能學(xué)報vol.21.no.4

(7)磁控濺射：

afmanalysisonti02low-ethinfilmsdepositedbymagnetronsputtering；zhengzi-yao，wangzhu，lichun-ling，zhaoqing-nan；semiconductoroptoelectronicsv01.26no.5

(8)溶膠—凝膠：

sol-gelpreparationandphotocatalyticactivitiesoftio2nanoparticles；qiandong,yanzao-xue,shimao；thechinesejournalofnonferrousmetals,no.10040609(2005)05081706

在上述技術(shù)方案中，所述的復(fù)合氮化碳的二氧化鈦納米帶電極材料層的制備方法，如下所述：

稱取25-30質(zhì)量分的二氧化鈦納米帶置于瑪瑙研缽中研磨至沒有明顯的顆粒感，加入40-60質(zhì)量分的peg2000，100-120質(zhì)量分的蒸餾水，400-500質(zhì)量分的無水乙醇，充分研磨至漿液粘稠，將制備好的漿液均勻的涂抹在光催化板上，將制備好的膜靜置干燥12-16h后置于馬弗爐中，在室溫條件下以2℃/min的速度進(jìn)行升溫至400-600℃，在400-600℃條件下煅燒1-3h。

所述二氧化鈦納米帶的制備方法，如下所述：

步驟一、銳鈦礦粉末置于堿性環(huán)境下，升溫至160℃至200℃，水熱反應(yīng)40至56h，取反應(yīng)后懸濁液利用抽濾的方法進(jìn)行水洗，并抽濾的方法進(jìn)行酸洗，完成后干燥10-14h，在750-850℃條件下，煅燒1-3h，冷卻至室溫，完成tio2納米帶的制備。

步驟二、取5-10質(zhì)量分的硫脲溶于蒸餾水中，加入0.1質(zhì)量分的tio2納米帶后，超聲并烘干，將干燥好的樣品，在400-500℃的條件下煅燒2-5h，制成含氮化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％-56％的tio2納米帶樣品。

在上述技術(shù)方案中，在步驟一中，所述水熱反應(yīng)的升溫溫度優(yōu)選為175℃至185℃，反應(yīng)溫度優(yōu)選為46-50h，所述煅燒的溫度優(yōu)選為690-700℃，煅燒溫度優(yōu)選為1-2h。

在上述技術(shù)方案中，在步驟二中，所述煅燒溫度優(yōu)選為400-420℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)采用封閉式結(jié)構(gòu)，凈化裝置外殼與前蓋、后蓋使光催化與電解反應(yīng)發(fā)生在封閉環(huán)境內(nèi)，降低了揮發(fā)性物質(zhì)對環(huán)境造成二次污染的風(fēng)險。

由于電極和光催化劑隨著使用時間增加存在消耗及失活現(xiàn)象，需要定時更換，可拆卸的前蓋和后蓋使更換裝置內(nèi)部零件，清理裝置內(nèi)部更方便，一體式的設(shè)計(jì)使裝置更易搬運(yùn)與安裝。

基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)將光催化技術(shù)與電解技術(shù)相結(jié)合，提高了對含油污水的凈化效率。在兩塊光催化板間安裝紫外燈不僅提高了光催化劑受紫外光的照射面積，紫外燈還會殺死水體中的細(xì)菌，起到了消毒的作用。多個光催化板的隔斷設(shè)計(jì)提高了光催化劑層與污水的接觸面積，提高了污水的凈化效率。

基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)有效提高了含油污水的凈化效率，為含油污水的凈化提供了一種切實(shí)可行的方法，基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)是供高效利用光能、持續(xù)高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的多功能含油污水凈化系統(tǒng)。

將光催化技術(shù)與電解技術(shù)結(jié)合，可以有效凈化污水中的有機(jī)物質(zhì)，并可以對污水中的細(xì)菌、病毒等微生物進(jìn)行滅活，對含油污水凈化效果良好，效率高。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中污水凈化罐的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中污水凈化罐的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中污水凈化罐結(jié)構(gòu)俯視圖；

圖4是本發(fā)明中污水凈化罐的結(jié)構(gòu)正視圖；

圖5是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為實(shí)施例中純相銳鈦礦tio2、純g-c3n4和g-c3n4復(fù)合量為50％的樣品的xrd譜圖，1為tio2，2為tcn50，3為c3n4。

圖7為實(shí)施例中純相銳鈦礦tio2納米帶和g-c3n4復(fù)合量為50％的樣品的sem圖。

圖8為實(shí)施例中g(shù)-c3n4復(fù)合量為50％的樣品的tem圖。

圖9為實(shí)施例中光催化材料的光降解曲線。

圖10為實(shí)施例中光催化材料的瞬態(tài)光電流曲線。

其中1為外殼，2為前蓋，2-1為環(huán)形凸起，2-2為進(jìn)水孔，2-3為電極固定孔，2-4為進(jìn)水口，3后蓋，4光催化板，4-1為第一光催化板，4-2為第二光催化板，4-3為第三光催化板，4-4為第四光催化板，5紫外燈管，5-1為第一紫外燈管，5-2為第二紫外燈管，5-3為第三紫外燈管，6電極，7為泵進(jìn)口壓力指示計(jì)，8為流量指示計(jì)，9為泵出口壓力指示計(jì)，10為換熱器，11為水箱，12為供電設(shè)施，13為進(jìn)水口，14為出水口，15為流體管路，16為氣體管路，17為排水管路，18為污水凈化罐，19為匯集處理罐。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體的實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

基于光催化及電解技術(shù)的串并聯(lián)結(jié)合含油污水凈化系統(tǒng)，包括進(jìn)水口13、出水口14、污水凈化罐18、污水凈化罐19、流體管路15、氣體管路16、排水管路17、換熱器10、水箱11和供電設(shè)施12，所述污水凈化罐以兩兩一組的方式進(jìn)行排布，在每兩組污水凈化罐的下端連接一個匯集處理罐，含油污水從進(jìn)水口進(jìn)入，并沿著流體管路依次通過各匯集處理罐和污水凈化裝置，最終通過出水口完成凈化循環(huán)，在污水凈化罐的上端設(shè)置有氣體管路，用于控制污水凈化裝置內(nèi)的氣壓，以達(dá)到控制含油海水由流體管路順暢的依次進(jìn)入?yún)R集處理罐和污水凈化裝置，在匯集處理罐的下端設(shè)置有排水管路，排水管路分別與每個匯集處理罐連通，在含油海水進(jìn)入污水凈化裝置之前的流體管路上設(shè)置有換熱器，并配備有水箱和供電設(shè)施；

在上述技術(shù)方案中，在所述進(jìn)水口處設(shè)置有泵進(jìn)口壓力指示計(jì)7；

在上述技術(shù)方案中，在所述出水口處設(shè)置有泵出口壓力指示計(jì)9；

在上述技術(shù)方案中，在所述流體管路上設(shè)置有流量指示計(jì)8；

基于光催化及電解技術(shù)的含油污水凈化罐，包括外殼1、前蓋2、后蓋3、光催化板4、紫外燈管5和電極6，

外殼為管狀結(jié)構(gòu)，徑向截面為圓形，外殼的內(nèi)層邊緣設(shè)置有空夾層，空夾層內(nèi)設(shè)置有線纜；

在外殼的內(nèi)部平行設(shè)置四片光催化板，分別為第一光催化板、第二光催化板、第三光催化板和第四光催化板，四片光催化板將外殼內(nèi)部的空間等分為五部分，光催化板的平面為圓形，圓形面積與外殼的截面面積相同，在光催化板上設(shè)置有八個圓形孔，八個圓形孔分布在與光催化板同圓心的圓形圓周上，在光催化板的兩側(cè)平面上設(shè)置有光催化劑層；在光催化劑層中設(shè)置有二氧化鈦光催化劑；

在外殼內(nèi)部相鄰的光催化板之間設(shè)置有紫外燈管，紫外燈管呈環(huán)狀，沿外殼內(nèi)壁設(shè)置，所述紫外燈管均與線纜相連接；

在外殼的前端設(shè)置有前蓋，在外殼的后端設(shè)置有后蓋，前蓋與后蓋具有相同的結(jié)構(gòu)，在前蓋平面上設(shè)置有兩個進(jìn)水口，在后蓋平面上設(shè)置有兩個出水口，進(jìn)水口(出水口)的邊緣設(shè)置有環(huán)形凸起，在進(jìn)水口(出水口)平面中心設(shè)置有電極固定孔，在進(jìn)水口(出水口)平面圓心周圍設(shè)置進(jìn)水孔，在前蓋的進(jìn)水口與后蓋的出水口之間設(shè)置兩個電極，電極穿過光催化板的圓形孔，電極的兩端設(shè)置于電極固定孔內(nèi)，在電極表面設(shè)置有復(fù)合氮化碳的二氧化鈦納米帶電極材料層。

在上述技術(shù)方案中，所述的進(jìn)水孔為水滴形，數(shù)量為6個，沿電極固定孔對稱均勻分布。

在上述技術(shù)方案中，所述的圓形孔直徑大于電極的直徑。

在上述技術(shù)方案中，所述的電極長度與外殼長度相同。

實(shí)施例1：

所述的復(fù)合氮化碳的二氧化鈦納米帶電極材料層在制備時：

稱取25mg的二氧化鈦納米帶置于瑪瑙研缽中研磨至沒有明顯的顆粒感，加入40mg的peg2000，100ml的蒸餾水，400ml的無水乙醇，充分研磨至漿液粘稠，將制備好的漿液均勻的涂抹在光催化板上，將制備好的膜靜置干燥12h后置于馬弗爐中，在室溫條件下以2℃/min的速度進(jìn)行升溫至400℃，在400℃條件下煅燒1h。

所述二氧化鈦納米帶在制備時：

步驟一、銳鈦礦粉末置于堿性環(huán)境下，升溫至160℃，水熱反應(yīng)40h，取反應(yīng)后懸濁液利用抽濾的方法進(jìn)行水洗，并抽濾的方法進(jìn)行酸洗，完成后干燥10h，在750℃條件下，煅燒1h，冷卻至室溫，完成tio2納米帶的制備。

步驟二、取5mg的硫脲溶于蒸餾水中，加入0.1mg的tio2納米帶后，超聲并烘干，將干燥好的樣品，在400℃的條件下煅燒2h，制成含氮化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為50％的tio2納米帶樣品。

含油海水模擬凈化測試：

采用模擬海水混合柴油模擬含油海水，并以此作為待處理的污水水樣。該污水的ph為7，cod值為900。選擇設(shè)備的陽極-陽極模式，通過8個污水凈化罐、4個匯集處理罐串并聯(lián)相結(jié)合的方式進(jìn)行含油海水處理。設(shè)備固定的持液量為80l，將120的含油海水作為循環(huán)量。通過進(jìn)口的限流閥對進(jìn)水流量進(jìn)行就控制，流量為20l/min。開啟設(shè)備電源，通過進(jìn)水管進(jìn)行灌泵，同時打開泵頂端放氣閥，待放氣閥中有液體流出，擰緊放氣閥，開始對污水凈化裝置進(jìn)行充水，待出口管有液體勻速流出時，正式啟動污水凈化裝置。待設(shè)備啟動成功后，開啟變電器，將模式調(diào)制為恒流模式，同時設(shè)置電流電壓至所需值，開始電解。定時從采樣口中取樣，檢測水樣中的cod值。

運(yùn)行效果：在低電流40a情況下對于將大分子有機(jī)物電解成為小分子有機(jī)物效果明顯，而高電壓80a情況下對于將小分子有機(jī)物徹底電解的效果更加明顯。通過4個小時的電解的情況下，終點(diǎn)的cod值為90。

實(shí)施例2：

所述的復(fù)合氮化碳的二氧化鈦納米帶電極材料層在制備時：

稱取28mg的二氧化鈦納米帶置于瑪瑙研缽中研磨至沒有明顯的顆粒感，加入50mg的peg2000，110ml的蒸餾水，450ml的無水乙醇，充分研磨至漿液粘稠，將制備好的漿液均勻的涂抹在光催化板上，將制備好的膜靜置干燥14h后置于馬弗爐中，在室溫條件下以2℃/min的速度進(jìn)行升溫至500℃，在500℃條件下煅燒2h。

所述二氧化鈦納米帶在制備時：

步驟一、銳鈦礦粉末置于堿性環(huán)境下，升溫至180℃，水熱反應(yīng)52h，取反應(yīng)后懸濁液利用抽濾的方法進(jìn)行水洗，并抽濾的方法進(jìn)行酸洗，完成后干燥12h，在800℃條件下，煅燒2h，冷卻至室溫，完成tio2納米帶的制備。

步驟二、取8mg的硫脲溶于蒸餾水中，加入0.1mg的tio2納米帶后，超聲并烘干，將干燥好的樣品，在450℃的條件下煅燒4h，制成含氮化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為53％的tio2納米帶樣品。

含油海水模擬凈化測試：

采用模擬海水混合柴油模擬含油海水，并以此作為待處理的污水水樣。該污水的ph為6.8，cod值為950。選擇設(shè)備的陽極-陽極模式，通過8個污水凈化罐、4個匯集處理罐串并聯(lián)相結(jié)合的方式進(jìn)行含油海水處理。設(shè)備固定的持液量為90l，將130l的含油海水作為循環(huán)量。通過進(jìn)口的限流閥對進(jìn)水流量進(jìn)行就控制，流量為20l/min。開啟設(shè)備電源，通過進(jìn)水管進(jìn)行灌泵，同時打開泵頂端放氣閥，待放氣閥中有液體流出，擰緊放氣閥，開始對污水凈化裝置進(jìn)行充水，待出口管有液體勻速流出時，正式啟動污水凈化裝置。待設(shè)備啟動成功后，開啟變電器，將模式調(diào)制為恒流模式，同時設(shè)置電流電壓至所需值，開始電解。定時從采樣口中取樣，檢測水樣中的cod值。

運(yùn)行效果：在低電流40a情況下對于將大分子有機(jī)物電解成為小分子有機(jī)物效果明顯，而高電壓80a情況下對于將小分子有機(jī)物徹底電解的效果更加明顯。通過5個小時的電解的情況下，終點(diǎn)的cod值為97。

實(shí)施例3：

所述的復(fù)合氮化碳的二氧化鈦納米帶電極材料層在制備時：

稱取30mg的二氧化鈦納米帶置于瑪瑙研缽中研磨至沒有明顯的顆粒感，加入60mg的peg2000，120ml的蒸餾水，500ml的無水乙醇，充分研磨至漿液粘稠，將制備好的漿液均勻的涂抹在光催化板上，將制備好的膜靜置干燥16h后置于馬弗爐中，在室溫條件下以2℃/min的速度進(jìn)行升溫至600℃，在600℃條件下煅燒3h。

所述二氧化鈦納米帶在制備時：

步驟一、銳鈦礦粉末置于堿性環(huán)境下，升溫至200℃，水熱反應(yīng)56h，取反應(yīng)后懸濁液利用抽濾的方法進(jìn)行水洗，并抽濾的方法進(jìn)行酸洗，完成后干燥14h，在850℃條件下，煅燒3h，冷卻至室溫，完成tio2納米帶的制備。

步驟二、取10mg的硫脲溶于蒸餾水中，加入0.1mg的tio2納米帶后，超聲并烘干，將干燥好的樣品，在500℃的條件下煅燒5h，制成含氮化碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為56％的tio2納米帶樣品。

含油海水模擬凈化測試：

采用模擬海水混合柴油模擬含油海水，并以此作為待處理的污水水樣。該污水的ph為7.3，cod值為1000。選擇設(shè)備的陽極-陽極模式，通過8個污水凈化罐、4個匯集處理罐串并聯(lián)相結(jié)合的方式進(jìn)行含油海水處理。設(shè)備固定的持液量為100l，將140l的含油海水作為循環(huán)量。通過進(jìn)口的限流閥對進(jìn)水流量進(jìn)行就控制，流量為20l/min。開啟設(shè)備電源，通過進(jìn)水管進(jìn)行灌泵，同時打開泵頂端放氣閥，待放氣閥中有液體流出，擰緊放氣閥，開始對污水凈化裝置進(jìn)行充水，待出口管有液體勻速流出時，正式啟動污水凈化裝置。待設(shè)備啟動成功后，開啟變電器，將模式調(diào)制為恒流模式，同時設(shè)置電流電壓至所需值，開始電解。定時從采樣口中取樣，檢測水樣中的cod值。

運(yùn)行效果：在低電流40a情況下對于將大分子有機(jī)物電解成為小分子有機(jī)物效果明顯，而高電壓80a情況下對于將小分子有機(jī)物徹底電解的效果更加明顯。通過6個小時的電解的情況下，終點(diǎn)的cod值為103。

以上3組實(shí)施例中制備納米帶樣品具有相近似的性質(zhì)，以下通過光催化材料氧化性檢測方法和電化學(xué)性質(zhì)檢測方法對其進(jìn)行性質(zhì)的驗(yàn)證。

光催化材料氧化性檢測方法：

用g-c3n4/tio2復(fù)合物光催化劑，測試降解羅丹明b的效率，測試過程如下：

(1)稱取0.1g羅丹明b置于10ml容量瓶中，制成10g/l羅丹明b濃溶液，再取0.5ml濃溶液稀釋至500ml，制成10mg/l羅丹明b溶液。

(2)量取50ml羅丹明b溶液置于放有磁子的反應(yīng)器中，開啟磁攪拌器，再稱取0.05g催化劑置于反應(yīng)器中，用錫紙包裹反應(yīng)器，使其進(jìn)入暗吸附階段。

(3)暗吸附50分鐘后，取第一次樣(3-4ml)標(biāo)號為0號并打開氙燈。隨后每10分鐘取一次樣，分別標(biāo)號為1號、2號、3號、4號、5號、6號。6(4)將樣品離心，離心機(jī)設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)為13000轉(zhuǎn)/min，設(shè)定時間為15分鐘。

(5)將離心后的樣品用紫外可見分光光度計(jì)測量其吸光度值。

電化學(xué)性質(zhì)檢測方法：

采用上文所述的鍍膜方法將材料鍍在fto導(dǎo)電玻璃上，再以下列方法進(jìn)行電化學(xué)檢測：

(1)在50ml的反應(yīng)器(帶夾層可通循環(huán)冷卻水水)中加入40ml0.1mol/lna2so4溶液；

(2)用鑷子將制備好的fto電極(工作電極)加好，放入溶液中，要注意，鑷子不可接觸溶液；

(3)將pt絲電極(對電極)和甘汞電極(參比電極)放入溶液中，并將三個電極和電化學(xué)工作站連接起來，紅色夾子連對電極，白色夾子連參比電極，綠色夾子連工作電極；

(4)打開電化學(xué)工作站，進(jìn)行預(yù)熱；

(5)打開電腦上的軟件，進(jìn)行瞬態(tài)光電流的測量。

測試結(jié)果分析與說明：

圖6：采用粉末x射線衍射儀對樣品進(jìn)行物相和結(jié)構(gòu)分析。圖6分別為純tio2的譜圖、純g-c3n4的譜圖和g-c3n4復(fù)合量為50％的樣品譜圖。由圖可知，tio2在2θ為25.48°、37.08°、37.97°、38.73°、48.20°、54.05°、55.21°、62.80°、68.90°時，出現(xiàn)了明顯的衍射峰，分別對應(yīng)銳鈦礦的(101)、(103)、(004)、(112)、(200)、(105)、(211)、(204)、(116)晶面，在其他位置并無雜峰，由此可以確定，樣品為純相銳鈦礦。純g-c3n4的譜圖在2θ為14.12°、27.29°時，出現(xiàn)了明顯的衍射峰，分別對應(yīng)g-c3n4的(100)、(002)晶面，在其他位置并無雜峰，由此可以確定，樣品為純相g-c3n4。

在g-c3n4復(fù)合量為50％的樣品譜圖中，對應(yīng)g-c3n4的(002)晶面處出現(xiàn)了較小的衍射峰，且對應(yīng)銳鈦礦的各個衍射峰的強(qiáng)度較純相銳鈦礦均有所減弱，這主要是由于g-c3n4是一種半晶物質(zhì)，結(jié)晶度不高，與銳鈦礦tio2復(fù)合后，影響了tio2的結(jié)晶度，這說明g-c3n4復(fù)合在銳鈦礦tio2上。

在銳鈦礦tio2的譜圖中，衍射峰的強(qiáng)度都較高，且峰都比較尖銳，說明銳鈦礦tio2的結(jié)晶度較好，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)較合理，產(chǎn)生樣品質(zhì)量較好。

圖7為純相銳鈦礦tio2納米帶和g-c3n4復(fù)合量為50％的樣品的sem圖。由圖可知，tio2納米帶的形貌控制基本成型，在放大倍數(shù)為10萬倍時可以看到tio2基本呈寬度100-120nm，長度在3-10微米的帶狀，同時圖中顯示，納米帶的表面比較光滑，結(jié)晶性非常好。

在圖7d中標(biāo)注的部分即為成功復(fù)合在tio2納米帶上面的g-c3n4，通過比較圖7b和圖7d發(fā)現(xiàn)：兩圖中的tio2納米帶在形貌上有較大的區(qū)別，圖7d中的納米帶表面極不光滑，并在邊緣出現(xiàn)鋸齒狀的結(jié)構(gòu)，從而再次驗(yàn)證g-c3n4成功復(fù)合在tio2納米帶上。但同時，在圖7d中多了許多不規(guī)則的團(tuán)狀結(jié)構(gòu)，這說明g-c3n4并未全部復(fù)合在tio2納米帶上，還存在許多游離的g-c3n4顆粒。造成這樣結(jié)果的原因可能與制樣過程中tio2納米帶與硫脲溶液在超聲混合中的時間不夠，tio2納米帶與硫脲混合不夠均勻造成局部的硫脲濃度高而tio2納米帶顆粒濃度低，從而導(dǎo)致了在燒制的過程中，g-c3n4未能全部復(fù)合在tio2納米帶上。

圖8為g-c3n4復(fù)合量為50％的樣品的tem圖，通過透射電鏡可以進(jìn)一步觀察到tio2納米帶的形貌。在低倍透射電鏡下可以看到tio2的帶狀結(jié)構(gòu)，在圖中可以發(fā)現(xiàn)，一些團(tuán)狀結(jié)構(gòu)復(fù)合在納米帶的表面，同樣可以證明g-c3n4已經(jīng)復(fù)合在tio2納米帶上。

圖8b為高倍透射電鏡下的樣品圖，圖中可以清晰的觀察到晶面條紋清晰的即為tio2納米帶，呈不規(guī)則團(tuán)狀的即為g-c3n4，兩者之間界面清晰。而且，晶格條紋的寬度大致為0.350nm，對應(yīng)銳鈦礦的(101)晶面，可以驗(yàn)證銳鈦礦在形成的過程當(dāng)中，是優(yōu)先沿著(101)晶面方向生長的，可以再次驗(yàn)證通過xrd得到的結(jié)果。

如圖9所示，通過測試樣品的瞬態(tài)光電流，可以直觀的檢測催化劑樣品的光生電子效率，樣品在光照條件下，會產(chǎn)生瞬時的光電流，光電流大，則說明催化劑樣品的光生電子效率高，即催化劑的光催化效果好；光電流小，則說明催化劑樣品的光生電子效率低，即催化劑的光催化效果差，圖中顯示出了穩(wěn)定的瞬態(tài)光電流15μa。

圖10：通過對比降解羅丹明b的效果來評價催化劑的光催化性能。然后，根據(jù)得到的降解曲線，通過langmuir-hinshelwood模型來解釋反應(yīng)動力學(xué)：

ln(c/c0)＝kt

圖10即樣品在可見光下的光降解曲線，通過圖10可以看出，在暗吸附的50min中，羅丹明b的濃度下降不是很明顯，脫色率均在10％-20％之間。在420nm可見光的照射下羅丹明b的濃度下降明顯。

測試裝置：

在進(jìn)行含油海水的凈化處理時，將污水凈化罐以首位相接的方式進(jìn)行串連，串連的管路為流體管路15，含油污水從進(jìn)水口13進(jìn)入，并沿著流體管路依次通過各污水凈化罐，最終通過出水口14完成凈化循環(huán)，在串連的污水凈化裝置的上端設(shè)置有氣體管路16，用于控制污水凈化罐內(nèi)的氣壓，以達(dá)到控制含油海水由流體管路順暢的進(jìn)入污水凈化罐，在污水凈化罐的下端設(shè)置有排水管路17，排水管路分別與每個污水凈化罐連通，在含油海水進(jìn)入污水凈化罐之前的流體管路上設(shè)置有換熱器10，并配備有水箱11和供電設(shè)施12，在進(jìn)水口處設(shè)置有泵進(jìn)口壓力指示計(jì)7，在出水口處設(shè)置有泵出口壓力指示計(jì)9，在流體管路上設(shè)置有流量指示計(jì)8。

測試方法：

采用模擬海水混合柴油模擬含油海水，并以此作為待處理的污水水樣。該污水的ph為基本中性，cod值為950-1000。選擇設(shè)備的陽極-陽極模式，通過8個污水凈化罐、4個匯集處理罐串并聯(lián)相結(jié)合的方式進(jìn)行含油海水處理。設(shè)備固定的持液量為80-100l，將120-140l的含油海水作為循環(huán)量。通過進(jìn)口的限流閥對進(jìn)水流量進(jìn)行就控制，流量為20l/min。開啟設(shè)備電源，通過進(jìn)水管進(jìn)行灌泵，同時打開泵頂端放氣閥，待放氣閥中有液體流出，擰緊放氣閥，開始對污水凈化裝置進(jìn)行充水，待出口管有液體勻速流出時，正式啟動污水凈化裝置。待設(shè)備啟動成功后，開啟變電器，將模式調(diào)制為恒流模式，同時設(shè)置電流電壓至所需值，開始電解。定時從采樣口中取樣，檢測水樣中的cod值。

運(yùn)行效果：通過長期實(shí)驗(yàn)的摸索，可以得出以下結(jié)論：由于油污多為大分子有機(jī)物，在電解的過程中，低電流(40a左右)情況下對于將大分子有機(jī)物電解成為小分子有機(jī)物效果明顯，而高電壓(80a左右)情況下對于將小分子有機(jī)物徹底電解的效果更加明顯。通過5-6個小時的電解的情況下，終點(diǎn)的cod值一般在100左右。

基于光催化及電解技術(shù)的含油污水凈化罐采用封閉式結(jié)構(gòu)，凈化裝置外殼與前蓋、后蓋使光催化與電解反應(yīng)發(fā)生在封閉環(huán)境內(nèi)，降低了揮發(fā)性物質(zhì)對環(huán)境造成二次污染的風(fēng)險。

由于電極和光催化劑隨著使用時間增加存在消耗及失活現(xiàn)象，需要定時更換，可拆卸的前蓋和后蓋使更換裝置內(nèi)部零件，清理裝置內(nèi)部更方便，一體式的設(shè)計(jì)使裝置更易搬運(yùn)與安裝。

基于光催化及電解技術(shù)的含油污水凈化罐將光催化技術(shù)與電解技術(shù)相結(jié)合，提高了對含油污水的凈化效率。在兩塊光催化板間安裝紫外燈不僅提高了光催化劑受紫外光的照射面積，紫外燈還會殺死水體中的細(xì)菌，起到了消毒的作用。多個光催化板的隔斷設(shè)計(jì)提高了光催化劑層與污水的接觸面積，提高了污水的凈化效率。

基于光催化及電解技術(shù)的含油污水凈化罐有效提高了含油污水的凈化效率，為含油污水的凈化提供了一種切實(shí)可行的方法，基于光催化及電解技術(shù)的含油污水凈化罐是供高效利用光能、持續(xù)高效穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的多功能含油污水凈化系統(tǒng)。

將光催化技術(shù)與電解技術(shù)結(jié)合，可以有效凈化污水中的有機(jī)物質(zhì)，并可以對污水中的細(xì)菌、病毒等微生物進(jìn)行滅活，對含油污水凈化效果良好，效率高。

以上對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，但所述內(nèi)容僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能被認(rèn)為用于限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡依本發(fā)明申請范圍所作的均等變化與改進(jìn)等，均應(yīng)仍歸屬于本發(fā)明的專利涵蓋范圍之內(nèi)。