一种去除水中有机物的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种去除水中有机物的装置及方法，通过电化学光催化协同增强去除水源中微污染有机物，该装置是将电化学组件与光催化组件设置于同一反应器内，协同去除水中的有机物。其中，所述光催化组件设置于所述反应器内，所述光催化组件包括负载型催化剂及用于激发所述负载型催化剂的光催化激发光源，所述电化学组件包括阴极、阳极及连接阳极及阴极的电源，所述阳极及所述阴极于所述光催化激发光源的两侧相对设置，所述负载型催化剂设置于所述光催化激发光源的另外两侧或围绕所述光催化激发光源设置。本发明专利技术在分别发挥电化学和光催化作用的同时产生协同增强作用，提高了饮用水中微污染有机物的处理效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水处理技术的应用领域，尤其涉及一种去除水中微污染有机物的方法与装置。
技术介绍
随着世界经济的持续发展，尤其是有机化工、石油化工、医药、农药及杀虫剂等工 业的迅速增长，有机化合物产量和种类逐渐增加，各种污水的未达标排放，对地表水源甚至 地下水源都产生极大的危害，人类的“生命之源”受到日益严重的威胁。 据2005年中国国 家环境状况公报，国家环境监测网七大水系411个地表水监测断面中，III类水质以下占到 59 %，主要的污染指标为BOD5WODtt^n石油类等指标。水体中的微污染有机物对人体的危害 是间接和隐蔽的。很多物质浓度低且没有急性毒性，但长期饮用可能产生致癌、致畸、致突 变作用。有些有机物具有亲脂性，可积蓄在人体内，造成长期影响。另外，水处理过程中也 可能将水中的天然或人工有机物转化成消毒副产物。美国国家环保总局基于污染物毒性、 降解可能性规定129种物质为优先污染物。我国的《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006) 中有机物的指标多达53项，并且在对单类物质严格规定的同时首次将总有机碳TOC作为了 参考指标(推荐指标为5mg/L)。水源地水体中微污染有机物已引起广泛重视，饮用水安全 形势不容乐观。面对微污染有机物，常规的混凝_沉淀_过滤组合工艺已经力不从心，一些新型工 艺正被逐渐采用。活性碳及相关改良技术对于水中溶解性有机碳去除率还有所欠缺；臭氧 技术氧化有机物同时容易产生中间污染物，且对部分有机物无效；膜过滤技术去除能力强， 但相对其它工艺来说生产成本高昂，不利于经济欠发达地区大范围推广。生物法利用微生 物代谢能力消耗有机物，净水成本低廉，但受生物作用能力限制，对于难生物降解污染物去 除效果不佳。与之相比，电化学法利用电子作为洁净的氧化还原反应参与物，直接地或间接地 进行化学物质间的转换，无需大量氧化剂或还原剂，且不受初始色度影响，是一种较为环保 的方法。电化学降解有机物主要分为极板直接氧化和产生羟基自由基(·0Η)间接氧化，且 间接氧化能力远高于直接氧化。当电化学反应时电压高于电极析氧电位时，产生羟基自由 基同时也发生产氧的副反应，电压超过析氧电位越大副反应越剧烈，降解等量有机物耗电 量越大，电化学效率越低。电化学处理饮用水时，由于溶液中导电物质少、电导率低，所以要 想达到高效净化所需的电流值时所需的实际电压会很高，所以电化学瞬时效率极低。在处 理微污染饮用水时，由于溶液中导电性较差，使得电化学效率极低。在文献Li等，Journal of Hazardous Materials, Volume 162,pp 455-462中，公开了利用电化学法氧化降解水中 有机物的研究，但仍需投加大量NaCl电解质，出水氯离子浓度超标同时且易生成降解副产 物，这限制了电化学法的实用化。而光催化氧化法，尤其是二氧化钛光催化技术，成本低廉、氧化能力强，且不受水 体导电性限制。但其光生电子_空穴对复合速率快，量子产率不高的缺点制约其大规模应用。并且，其受初始色度影响较大。同时，当微污染水色度较高时，激发光线在到达催化剂 表面前大量衰减，导致光催化活性无法充分发挥。专利文件CN 1477061A中公开了利用紫外光光解和电化学电解作用协同净化饮 用水的技术及装置，其采用紫外光解和电化学降解联合工艺，有机物吸收紫外光能量分解 为小颗粒，但紫外光解无法彻底脱除有机物，还需要电化学产生羟基自由基氧化最终脱除 有机物。光解可使电化学氧化速度加快，降解率提高，但它无法提高羟基自由基的产率，无 法根本解决饮用水导电性差导致的电化学瞬时效率低、净化能力差的缺点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提出，以解决 单一电化学方法深度处理微污染饮用水时电流效率较低、需添加大量电解质的缺陷及单一 光催化方法活性物质产率低的缺点。为实现上述目的，本专利技术提出一种去除水中有机物的装置，其中，电化学组件与光 催化组件设置于同一反应器内，协同去除水中的有机物。其中，所述光催化组件设置于所述反应器内，所述光催化组件包括负载型催化剂 及用于激发 所述负载型催化剂的光催化激发光源，所述电化学组件包括阴极、阳极及连接 阳极及阴极的电源，所述阳极及所述阴极于所述光催化激发光源的两侧相对设置，所述负 载型催化剂设置于所述光催化激发光源的另外两侧或围绕所述光催化激发光源设置。其中，所述负载型催化剂为由玻璃、陶瓷、钛板、PVC或活性炭纤维形成的板状、丝 状或网状载体上负载二氧化钛薄膜。其中，所述阳极选用石墨、Pt、Ti、RuO2、IrO2或RuO2-Pt，所述阴极选用Ti、Pt、Fe、 Al、Cu、不锈钢。其中，所述光催化激发光源选用的光源为主发射波长365nm以下的紫外光源。其中，该装置还包括一供水槽、一循环水泵，所述反应器下方具有一进水口，并且 上方具有一出水口，所述进水口及所述出水口通过外部管路与所述供水槽连通，并且所述 循环水泵连接于所述进水口与所述供水槽之间，所述反应器可为圆柱形或四方形单槽反应 器或任何储水容器。为实现上述目的，本专利技术还提出一种去除水中有机物的方法，其中，设置于同一反 应器内的电化学组件与光催化组件同时进行电化学过程及光催化过程，通过电化学组件及 光催化组件各自发挥功效同时协同增强去除水中的有机物。其中，该方法通过电化学过程与光催化过程协同增强提高电化学过程和光催化过 程中产生的羟基自由基来去除水中的有机物。其中，所述光催化组件包括负载型催化剂及用于激发所述负载型催化剂的光催化 激发光源，所述负载型催化剂为采用粉体烧结、溶胶凝胶或液相沉积方法在玻璃、陶瓷、钛 板、PVC或活性炭纤维固体材料表面负载的二氧化钛薄膜。其中，根据待处理水含氯离子浓度添加氯离子化合物0 0. 3g/L。其中，该方法适于待处理水为总有机碳含量为5 35mg/L的微污染水体。为实现上述目的，本专利技术还提出一种便携式去除水中有机物的装置，包括电化学 组件及光催化组件，其中，所述电化学组件及所述光催化组件固定于一固定板上，协同去除水中的有机物。 其中，所述电化学组件包括阴极、阳极，所述光催化组件包括负载型催化剂及用于 激发所述负载型催化剂的光催化激发光源，所述固定板为顶板，所述阳极、所述阴极、所述 负载型催化剂及所述光催化激发光源均固定在所述顶板上，且所述阳极与所述阴极于所述 光催化激发光源的两侧相对设置，所述负载型催化剂设置于所述光催化激发光源的另外两 侧或围绕所述光催化激发光源设置。 其中，所述顶板上设置多个固定支柱，所述负载型催化剂为网状，所述负载型催化 剂缠绕在所述多个固定支柱上而固定于所述光催化激发光源的周围。本专利技术中电化学组件和光催化组件在同一反应槽中交错放置，电化学与光催化作 用均各自发挥作用并耦合增强。并且，本专利技术通过电化学与光催化的协同作用，羟基自由基 等活性物质产率高，能够无选择性的彻底氧化污染物，副产物生成少。附图说明 图1为本专利技术的电化学光催化协同增强去除微污染有机物的装置主视图；图2为本专利技术的电化学光催化协同增强去除微污染有机物的装置左视图；图3为本专利技术的电化学光催化协同增强去除微污染有机物的装置右视图；图4为绘示本专利技术的电化学光催化协同增强去除微污染有机物的装置的水路连 接示意图；图5为本专利技术电化学光催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种去除水中有机物的装置，其特征在于，电化学组件与光催化组件设置于同一反应器内，协同去除水中的有机物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冯传平，张峰，李文奇，王世岩，吴雷祥，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]