复合转盘液膜反应器及其处理有机废水的方法技术

一种化工技术领域的复合转盘液膜反应器及其处理有机废水的方法，包括：调速器、马达、复合转盘、反应池和光源，调速器与马达相连接进行速度调整，复合转盘的中心固定设置于马达的输出端，复合转盘位于反应池内且与反应池内的待测液体相接触，复合转盘下半部分浸泡于反应池的溶液中，上半部分在空气中，光源水平置于二氧化钛阳极一侧，并与复合转盘的轴心处于同一高度。采用激发光源照射ＴｉＯ２光阳极，使激发光透过废水液膜照射到ＴｉＯ２催化剂表面，经静置０．５－２小时后取样分析，测定废水中有机物的去除率，完成有机废水的处理。本发明专利技术提高光催化效率和降低能耗的同时，将双转盘的阴阳极复合为一，利用阴极铜覆盖金属基底，阻断金属基底与废水的直接接触。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种化工
的反应器及其处理废水的方法，具体是一种。
技术介绍
近年来，Ti02已被证实是一种高效、稳定、无选择性和材料易得的半导体光催化剂。1102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污染物完全矿化，不产生二次污染，且反应条件温和，已成为一种极富吸引力的有机物污染处理方法。自1972年Fujishima发现Ti02可光催化裂解水以来，Ti02半导体光催化技术在有机物的处理方面逐渐得到了广泛的研究。为解决Ti02难与废水分离的问题，Ti02被固定在各种载体上，由于Ti02固定化会引起其表面积下降从而使其光催化活性下降，研究者把Ti02膜材料作为阳极，通过外加阳极偏压来阻止光生电子和空穴的简单复合，从而提高光催化效率，此即光电催化。 TiA半导体光电催化技术是一种利用紫外光作激发光源，通过外加偏压使光生电子和空穴得以有效分离，并分别与H20或02反应生成具有强氧化能力的活性自由基来氧化降解污染物的 一种氧化技术。目前围绕增大Ti02膜电极的表面积，选择合适的电极基底材料和电极改性以 及设计高效的反应器已经做了大量的工作，但一直以来，反应器中的光能利用率问题往往被 人们忽视。传统的光电反应器基本上都是将光电极完全浸入反应液中，激发光需穿透很厚的 液层才能到达光催化剂表面，由于有机溶液自身对激发光的吸收而引起光很大损失。 经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101254961，公开日2008_9_3，记 载了一种Ti02薄膜电极光电转盘处理难降解有机废水的方法，该技术包括了一种动态光 阳极的单复合转盘光电液膜反应器将Ti02薄膜电极制作成转盘，利用转盘的转动在Ti02 薄膜电极表面形成了几十微米的液膜，解决了传统反应器中激发光必须透过较厚(往往是 数厘米)的溶液才能照射到电极上的问题，同时强化了激发光的利用率和传质效率；并利 用小功率低压汞灯作激发光源，降低了能耗并不需循环冷却水装置散热，简化了装置。其不 足之处在于该装置中阴极是静置的，仍然是以阳极偏压转移光生电子，而且电子转移到阴 极后，没有加以有效的利用，对废水的处理没有贡献。 进一步检索发现，中国专利文献号CN101353186，公开日2009_1_28，记载了一种 双转盘光电池液膜反应器光催化处理有机废水的方法，该技术利用金属与N-半导体Ti02 接触形成的肖特基势垒而不是外加偏压将光生电子转移到阴极表面，在阴极表面与饱和溶 解氧反应生成H202 ，进而参与有机污染物的氧化而将光生电子加以间接应用，提高了光催化 效率，降低了能耗。但是该反应器双转盘结构比较复杂，钛做阳极基底稳定性好但成本高， 不锈钢做阳极基底成本较低但其在最佳反应条件即酸性条件下易被腐蚀。所以双转盘反应 器结构有望进一步优化，金属基底材料的缺点有待进一步克服。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种。利用肖特基势垒转移光生电子提高光催化效率和降低能耗的同时，将双转 盘二合为一，利用阴极铜覆盖金属基底，阻断金属基底与废水的直接接触，由此进一步简化 了反应器结构，克服了不锈钢做基底时其不耐酸的缺点。 本专利技术是通过以下技术方案实现的 本专利技术涉及复合转盘液膜反应器，包括调速器、马达、复合转盘、反应池和光源， 其中调速器与马达相连接进行速度调整，复合转盘的中心固定设置于马达的输出端，复合 转盘位于反应池内且与反应池内的待测液体相接触，复合转盘下半部分浸泡于反应池的溶 液中，上半部分在空气中，光源水平置于二氧化钛阳极一侧，并与复合转盘的轴心处于同一 高度。 所述的复合转盘朝向马达一侧的盘面及外沿侧面设置为铜阴极，复合转盘背向马 达一侧的盘面设置为二氧化钛阳极； 所述的光源外侧设有反射铝箔，该反射滤波将反射光源背向二氧化钛光阳极的激 发光以提高光源利用率。 本专利技术涉及复合转盘液膜反应器处理有机废水的方法 包括如下步骤 第一步，用溶胶-凝胶法将Ti02光催化剂负载在复合转盘基底的一面作为光阳 极； 第二步，将复合转盘固定于一转轴上并竖直置于半圆弧反应池中，复合转盘的转 轴处于废水的水面位置，使复合转盘的下半部分浸没在废水中；启动马达使复合转盘转动 且在上半部分表面形成一层废水液膜。 第三步，采用激发光源照射Ti02光阳极，使激发光透过废水液膜照射到Ti02催 化剂表面，经静置0. 5-2小时后取样分析，测定废水中有机物的去除率，完成有机废水的处理。 所述的复合转盘制作工艺采用EDTA (Ethylene Diamine Tetraacetic Acid，乙二 胺四乙酸)法。 所述的EDTA法是指将光阳极的Ti02 —侧上封涂石蜡，再将基底的另一面打磨至光亮并清洗干净后置于镀铜液中，并以磷铜作阴极，控制电流密度为0. 02-0. 03A/dm2，空气鼓泡搅拌，镀铜24h后取出，用石油醚溶解石蜡，乙醇洗净，即得复合转盘。 所述的镀铜液的含量及其组分为硫酸铜20 25g/L、乙二胺四乙酸二钠盐60 75g/L，该镀铜液的pH为10. 5-12. O，其电流密度为0. 02_0. 03A/dm2。 所述光阳极基底材料为不锈钢或钛。 所述控制复合转盘转速，是指通过调速器控制复合转盘转动的转速为30-90rpm。 所述激发光源为紫外灯，紫外灯的灯管背面设有铝箔进行反射以提高光源利用率。 本专利技术独特的阳极转动，阴极静置，以阳极偏压转移光生电子反应器具有以下优 点反应器阴阳极负载在同一金属基体圆盘上同时转动，光生电子通过金属与N型半导体 TiOj司的肖特基势垒而不是外加偏压从TiOj莫复合转盘光阳极表面的转移到阴极表面，简 化了反应装置，降低了能耗；在阴极表面，光生电子与饱和溶解氧反应生成&02，进而参与 有机污染物的氧化而将光生电子加以应用，由此实现复合转盘的双极氧化，提高了降解效4率；金属基底不直接与废水接触，克服了当不锈钢材料作基底时易被酸液腐蚀的缺点。 附图说明 图1为本专利技术侧视图； 图2为本专利技术正视图； 图中1调速器、2马达、3转轴、4复合转盘Cu阴极、5复合转盘Ti02阳极、6反应 池、7废水、8光源、9反射铝箔。具体实施例方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行 实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施 例。 实施例1 Ti02/不锈钢/Cu复合转盘液膜反应器处理染料废水 如图1和图2所示，处理对象为50mg/L的活性艳红X-3B (pH 2. 50， 1. Og/L Na2S04) 模拟染料废水，废水体积为50mL。 采用不锈钢圆盘作为基底，用溶胶凝胶法将Ti02光催化剂负载在基底上，用EDTA 法在基底另一面电镀Cu，组成Ti02/不锈钢/Cu复合转盘，复合转盘固定于转轴上，与马达 相连接。 将复合转盘放置在半圆弧反应槽中，复合转盘的转轴处于废水的水面位置，使复 合转盘的下半部分浸没在废水中。 开动马达，通过调速器控制复合转盘转动的转速为90 rpm，使复合转盘上半部分 表面形成一层液膜。 采用11W254nm低压汞灯照射Ti02光阳极，使激发光透过废水液膜照射到Ti02催 化剂表面。 用铝箔反射光源背向Ti02光阳极一侧的激发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合转盘液膜反应器，包括：调速器、马达、复合转盘、反应池和光源，其特征在于：调速器与马达相连接进行速度调整，复合转盘的中心固定设置于马达的输出端，复合转盘位于反应池内且与反应池内的待测液体相接触，复合转盘下半部分浸泡于反应池的溶液中，上半部分在空气中，光源水平置于二氧化钛阳极一侧，并与复合转盘的轴心处于同一高度。

【技术特征摘要】
一种复合转盘液膜反应器，包括调速器、马达、复合转盘、反应池和光源，其特征在于调速器与马达相连接进行速度调整，复合转盘的中心固定设置于马达的输出端，复合转盘位于反应池内且与反应池内的待测液体相接触，复合转盘下半部分浸泡于反应池的溶液中，上半部分在空气中，光源水平置于二氧化钛阳极一侧，并与复合转盘的轴心处于同一高度。2. 根据权利要求1所述的复合转盘液膜反应器，其特征是，所述的复合转盘朝向马达 一侧的盘面及外沿侧面设置为铜阴极，复合转盘背向马达一侧的盘面设置为二氧化钛阳 极。3. 根据权利要求1所述的复合转盘液膜反应器，其特征是，所述的光源外侧设有反射 铝箔。4. 一种根据根据权利要求1所述的复合转盘液膜反应器处理有机废水方法，其特征在 于，包括如下步骤第一步，用溶胶_凝胶法将二氧化钛光催化剂负载在复合转盘基底的一面作为光阳极；第二步，将复合转盘固定于一转轴上并竖直置于半圆弧反应池中，复合转盘的转轴处 于废水的水面位置，使复合转盘的下半部分浸没在废水中；启动马达使复合转盘转动且在上半部分表面形成一层废水液膜；第三步，采用激发光源照射二氧化钛光阳极，使激发光透过废水液膜照射到二氧化钛 催化剂表面，...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，柳贤莉，王亚林，徐云兰，李侃，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]