一种光催化反应器及用其降解废水的方法技术

本发明专利技术提供了一种光催化反应器及用其降解废水的方法，通过将研制出的负载光催化剂加入到研制出的结构新颖的光催化反应器中，来降解污染废水，尤其是降解含有甲基百里酚蓝的废水，对其降解率可达97.3％，并且本发明专利技术的降解方法以及所使用的设备光催化反应器操作简单，有利于推广应用。

A Photocatalytic Reactor and Its Method of Degrading Wastewater

【技术实现步骤摘要】
一种光催化反应器及用其降解废水的方法
本专利技术涉及光催化剂领域，特别涉及一种光催化反应器及用其降解废水的方法。
技术介绍
利用光能实现环境净化和产生清洁能源的新型方法称为光催化技术。从1972年Fujishima等发现了二氧化钛单晶电极在光的照射下能将H2O分解为O2和H2，从而开辟了光催化研究方向。近些年来，光催化技术得到了快速发展，尤其，在太阳能开发利用等研究领域引起了研究者的广泛兴趣。因为二氧化钛(TiO2)具有光催化活性高、稳定性高、价廉、无毒等特点而备受人们亲睐，TiO2是最具应用潜力的新型功能光催化材料，目前，TiO2已在处理污水、净化空气、杀菌抗菌等研究领域得到了广泛应用。然而，由于二氧化钛禁带宽度大(Eg＝3.0～3.2eV)，仅局限于吸收紫外光区域光，而在太阳光中紫外光仅占不足5％，对太阳能利用率很低，另外，其光生电子－空穴易于复合，这在很大程度上抑制了二氧化钛应用。为了提高TiO2的催化活性，人们研究了很多的改性方法。如柳欢欢报道了颗粒活性炭负载纳米二氧化钛催化剂TiO2/AC的制备方法及其对水中腐殖酸的光催化降解效率，发现TiO2/AC能有效的去除饮用水中的腐殖酸，光催化复合材料还可去除环境中诸多领域中有机污染物，从而应用于微污染水源的净化、室内空气污染物的去除等。然而，对于二氧化钛在治理染料废水中的应用，却没有较高降解效率的报道。因此，亟需研究出一种降解废水的方法以及光催化反应器来提高对染料废水的处理效率，尤其是提高对含有甲基百里酚蓝废液的降解率。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术人进行了锐意研究，结果发现：一种光催化反应器及用其降解废水的方法，通过将研制出的负载光催化剂加入到研制出的结构新颖的光催化反应器中，来降解污染废水，尤其是降解含有甲基百里酚蓝的废水，对其降解率可达97.3％，并且本专利技术的降解废水方法简单，降解废水的光催化反应器结构简单，对废水降解效率高，有利于推广应用，从而完成了本专利技术。本专利技术的目的在于提供以下方面：第一方面，本专利技术提供一种降解废水的方法，所述方法包括使用负载光催化剂，优选使用负载型金属氧化物光催化剂。其中，所述金属氧化物选自氧化锆、氧化钛、氧化锡、氧化镁，优选氧化钛。其中，所述负载载体为陶瓷颗粒或玻璃珠，优选为玻璃珠；所述负载光催化剂的XRD谱图中，在25.3°、37.7°、48.1°、54.0°、55.0°处存在特征衍射峰。其中，所述负载光催化剂的制备方法包括以下步骤：步骤1，制备二氧化钛溶胶；步骤2，制备负载光催化剂。其中，根据上述所述的方法，所述方法在光催化反应器中进行，将废水加入光催化反应器进行降解，所述光催化反应器包括潜水泵1、试液储槽2、玻璃管反应器3。第二方面，本专利技术还提供一种用于降解废水的光催化反应器及其应用，优选在第一方面所述的方法中使用，其包括潜水泵1、试液储槽2、玻璃管反应器3，优选还包括液体流量计4、气体流量计5、空气泵9；其中，优选地，潜水泵1分别与试液储槽2和玻璃管反应器3连接，潜水泵1还与空气泵9相连通。第三方面，利用第二方面所述的光催化反应器降解废水的方法，包括以下步骤：步骤a，制备负载型光催化剂，并将其装入玻璃管反应器3内，步骤b，通入废水，优选先将潜水泵1安装在试液储槽2中，然后加入废水，步骤c，进行光催化剂降解，优选地，接通潜水泵1使试液循环，任选通入空气，例如利用空气泵9将空气输入循环试液中；步骤d，停止降解，进行处理。附图说明图1示出本专利技术的二氧化钛光催化剂的XRD图；图2示出光催化反应器示意图。附图标号说明1-潜水泵2-试液储槽3-玻璃管反应器4-液体流量计5-气体流量计6-气体阀门7-液体阀门8-汞灯9-空气泵10-试液流向11-空气流向12-汞灯电源具体实施方式下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。以下详述本专利技术。根据本专利技术的第一方面，提供一种降解废水的方法，所述方法包括使用负载光催化剂，优选使用负载型金属氧化物光催化剂。其中，所述金属氧化物选自氧化锆、氧化钛、氧化锡、氧化镁，优选氧化钛。其中，所述负载载体为陶瓷颗粒或玻璃珠，优选为玻璃珠；所述负载光催化剂中的金属氧化物氧化钛粉末的XRD谱图中，在25.3°、37.7°、48.1°、54.0°、55.0°处存在特征衍射峰。在一种实施方式中，所述负载光催化剂的制备方法包括如下步骤：步骤1，制备二氧化钛溶胶；步骤2，制备负载光催化剂。其中，步骤1包括以下步骤：步骤1-1，称取钛酸酯与醇混合均匀；步骤1-2，将步骤1-1的体系加入到酸溶液中，即得二氧化钛溶胶；优选地，步骤1-1中，所述钛酸酯为钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯；优选为钛酸四丁酯；所述醇选自乙醇、异丙醇、正丁醇；更优选为异丙醇。步骤1-2中，所述酸为硝酸。在一种优选的实施方式中，所述二氧化钛溶胶的制备方法如下：量取一定量稀硝酸(20％)放入烧杯内，记为A；量取一定量钛酸四丁酯及异丙醇放入另一烧杯中，并搅拌均匀，记为B；将A放在磁力搅拌器上，边升温边搅拌，当A中温度升至设定温度时，将B溶液加入到A中，加完后搅拌20min，得二氧化钛(TiO2)溶胶，放置6h后备用，放置6h的目的是使生成的TiO2更加均匀，活性更高。在进一步优选的实施方式中，所述钛酸四丁酯与稀硝酸、异丙醇的体积用量比为2:4:1；在进一步优选的实施方式中，所述设定温度为60～70℃；在进一步优选的实施方式中，将B溶液缓慢滴加加入到A中。本专利技术所提供的二氧化钛溶胶在用于步骤2的涂覆并制备负载光催化剂时，所得到的负载光催化剂中的光催化剂二氧化钛分布更均匀。步骤2包括以下步骤：步骤2-1，将玻璃珠浸没在步骤1的二氧化钛溶胶内；步骤2-2，取出玻璃珠进行干燥；步骤2-3，煅烧，降温，即得负载光催化剂。其中，步骤2-1中，所述玻璃珠为普通玻璃珠即可，优选直径为5～7mm。在一种优选的实施方式中，所述玻璃珠在使用前用氢氧化钠溶液(质量百分比浓度为5％)洗涤，再用蒸馏水洗涤，然后80～90℃烘干。本专利技术中，将玻璃珠浸没在步骤1的二氧化钛溶胶内，浸没20min，使得二氧化钛涂敷在玻璃珠表面；本专利技术人发现，所制得负载光催化剂性能更好。步骤2-2中，所述干燥温度为100～140℃，优选为110～130℃，如120℃。在一种优选的实施方式中，步骤2-1和步骤2-2中，浸没，然后烘干，共六次，即涂覆六层。本专利技术人发现，涂层厚度太薄时，光催化效率低；而涂层厚度太厚时，光催化效率也基本不会提高，所以，涂层厚度优选为六层，光催化效率较好，成本也比较适中。步骤2-3中，在一种优选的实施方式中，煅烧时，将涂好的玻璃珠置于马弗炉中，以5℃/min的加热速度升温至500℃，并在500℃下煅烧2h；本专利技术中，所得到的负载光催化剂，玻璃珠为负载载体，其金属氧化物氧化钛粉末的XRD谱图中，在25.3°、37.7°、48.1°、54.0°、55.0°处存在特征衍射峰。在一种优选的实施方式中，所述废水为工业污染废水，更优选含有甲基百里酚蓝染料废水。本专利技术中，根据上述所述的方法，所述方法在光催化反应器中进行，将废水加入光催化反应器进行降解，所述光催化反应器包括潜水泵1、试液储槽2、玻璃管反应器3。根据本专利技术的第二方面，一种用于降解本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种降解废水的方法，其特征在于，所述方法包括使用负载型光催化剂，优选使用负载型金属氧化物光催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种降解废水的方法，其特征在于，所述方法包括使用负载型光催化剂，优选使用负载型金属氧化物光催化剂。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属氧化物选自氧化锆、氧化钛、氧化锡、氧化镁，优选氧化钛。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述负载载体为陶瓷颗粒或玻璃珠，优选为玻璃珠；所述负载光催化剂的XRD谱图中，在25.3°、37.7°、48.1°、54.0°、55.0°处存在特征衍射峰。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述负载光催化剂的制备方法包括以下步骤：步骤1，制备二氧化钛溶胶；步骤2，制备负载光催化剂。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤1包括以下步骤：步骤1-1，称取钛酸酯与醇混合均匀；步骤1-2，将步骤1-1的体系加入到酸溶液中，即得二氧化钛溶胶；优选地，步骤1-1中，所述钛酸酯为钛酸四丁酯或钛酸四异丙酯；所述醇选自乙醇、异丙醇、正丁醇；步骤1-2中，所述酸为硝酸；步骤2包括以下步骤：步骤2-1，将玻璃珠浸没在步骤1的二氧化钛溶胶内；步骤2-2，取出玻璃珠进行干燥；步骤2-3，煅烧，降温，即得负载光催化剂。6.根据权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，所述方法在光催化反应器中进行，将废水加入光催化反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔玉民，殷榕灿，李慧泉，储陆峰，苗慧，
申请(专利权)人：阜阳师范学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34