尖锥结构光阳极光电转盘处理有机废水光电催化的方法技术

一种化工技术领域的尖锥结构光阳极光电转盘处理有机废水光电催化的方法。包括：采用不锈钢圆盘或钛圆盘作为基底，将基底加工为尖锥结构；将ＴｉＯ２光催化剂负载在基底上，在转轴上组成光电转盘，用作光阳极，光阳极的转轴与马达相连接；以Ｃｕ片做阴极，放置在光阳极对面反应槽内壁处，通过导线与直流电源的负极相连接；使光阳极表面形成一层液膜；采用激发光源照射光阳极，使激发光透过液膜照射到光阳极表面；对出水取样分析，测定废水中有机物的去除率，完成难降解有机废水的处理。本发明专利技术在大大降低有机废水对光的吸收；提高了激发光的利用率和光电催化降解效率；增大了光阳极的表面积，强化了传质，提高了光（电）催化的降解效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种化工
的光电催化方法，尤其涉及一种尖锥结构光阳 极光电转盘处理有机废水光电催化的方法。
技术介绍
近年来，TiO2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。TiO2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。 自1972年Fujishima发现TiO2可光催化裂解水以来，TiO2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TW2难与废水分离的问题，TW2被固定在各种载 体上，由于TW2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TW2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， 此即电助光催化(简称光电催化)，故T^2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的分离，产生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T^2膜电极的表面积，选择合适的电 极基底材料和电极改性等方面已经做了大量的工作，但一直以来，光电催化反应器及其中 的光能利用率问题往往被人们忽视。传统的光电催化反应器基本上都是将光电极完全侵入 反应液中，激发光需穿透厚厚的液层才能到达光催化剂的表面，由于有机溶液自身对激发 光的吸收而引起激发光的很大损失。经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN1012M961，公开日2008. 9. 3，记 载了一种TiO2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TiO2薄膜电极制作成转盘，转盘的一半浸没在水中， 一半在空气中，利用转盘的转动使在空气中的TiO2薄膜电极表面部分形成了几十微米的液 膜，解决了传统反应器中的激发光必须透过较厚(往往是数厘米)的废水层才能照射到电 极上的问题，同时强化了激发光的利用率和传质效率；从而可采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系统，简化了装置，确实已经节约了宝贵的激发光源。 但与现有很多光电催化阳极一样，其光阳极是平面结构，光线照射到表面后只发生一次吸 收，其余部分光能被反射到大气中，仍然存在激发光的浪费。所以转盘反应器的平面阳极结 构有望进一步改进，如使之成为一种向内多次反射的表面结构，又称光陷阱，则可以进一涉 增强光的利用率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供一种尖锥结构光阳极光电转盘处理有 机废水光电催化的方法。本专利技术将传统的平面结构光阳极加工为尖锥结构，使激发光照射 到表面时发生多次向内反射，并且增大了光阳极的表面积，提高了激发光的利用率和污染 物的降解效率。本专利技术是通过以下技术方案实现的本专利技术包括如下步骤第一步，采用不锈钢圆盘或钛圆盘作为基底，将基底加工为尖锥结构；第二步，将TW2光催化剂负载在基底上，在转轴上组成光电转盘，用作光阳极，光 阳极的转轴与马达相连接；第三步，以Cu片做阴极，放置在光阳极对面反应槽内壁处，通过导线与直流电源 的负极相连接；第四步，调节直流电源的电压，开动马达，并通过调速器控制光阳极旋转的转速使 光阳极表面形成一层液膜；第五步，采用激发光源照射光阳极，使激发光透过液膜照射到光阳极表面；第六步，对出水取样分析，测定废水中有机物的去除率，完成难降解有机废水的处理。所述尖锥结构为底边长2-10mm的正方形，底高比为1 1_1 4的尖锥。所述尖锥结构的加工方法为数控车床加工方法或者模具冲压方法。所述将TW2光催化剂负载在基底上的方法为溶胶-凝胶法、直接热氧化法或阳极氧化法。所述的在转轴上组成光电转盘，是以单片方式或多片串联方式用作光阳极在转轴 上组成光电转盘。所述调节直流电源的电压为0.4-3. 0V。所述光电转盘，其转速控制通过调速器控制转盘转动的转速为20-100rpm。所述激发光源为紫外灯或太阳光。本专利技术使用的紫外灯的灯管但转盘时其背面采用铝箔进行反射以提高光源利用 率，多片转盘时则置于相邻两个光阳极之间，不需要铝箔，灯管不接触但垂直于转盘转轴。本专利技术当不加偏压，即本专利技术的尖锥结构光阳极也可用作普通光催化场合，有很 好的增强效果。本专利技术具有以下优点激发光照射在尖锥结构上后可以发生多次内反射，大大提 高了激发光的利用率，降低了能耗；尖锥结构大大增加了光阳极的表面积，当光阳极转动时 可以携带更多的污染物，提高了污染物的降解效率；同时尖锥结构光阳极在转动过程中还 加快了电极表面和主体溶液的交换更新，强化了传质，充分利用了光能与空间，达到节能、 高效的目的。附图说明图1单片电极光电转盘处理难降解有机废水的实验装置示意其中(a)侧视图；(b)正视图2多片电极光电转盘处理难降解有机废水的实验装置示意图中，1为调速器，2为马达，3为转轴，4为碳刷，5为反应槽，6为光阳极，7为阴极， 8为激发光源，9为铝箔，10为直流电源，11为废水。图3平面结构与尖锥结构入射光反射示意其中(a)平面入射光反射示意图；(b)尖锥入射光示意图；(C)尖锥结构示意图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例做详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案前提下进行实 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不同底高比尖锥阳极转盘液膜反应器处理染料废水，以平面光阳极作对比例。如图1和图2所示，处理对象为30ppm罗丹明B (pH2. 5，1. 0g/LNa2S04)模拟染料废 水。废水体积为120ml。1)采用钛板圆盘为基底，利用数控车床加工方法，将平面圆盘基底加工为底宽 2mm，高2-8mm(即底高比1 1-1 4)尖锥，用溶胶-凝胶法将TiO2光催化剂负载在基底 上，并以单片方式将转盘固定于转轴上，用作光阳极，光阳极的转轴与马达相连接。2)将光阳极放置在半圆弧反应槽中，光阳极的转轴处于废水的水面位置，使光阳 极一半浸没在废水中，光阳极通过与转轴相连的碳刷与直流电源的正极相连。3)以Cu片作阴极，放置在阳极对面反应槽内壁处，通过导线与直流电源的负极相 连接。4)调节直流电源的电压为1. 6V ；开动马达，并通过调速器控制光阳极转动的转速 为80rpm，使光阳极表面形成一层液膜。5)采用llW2Mnm低压汞灯作为激发光源，照射光阳极，使激发光透过液膜照射到 光阳极表面。6)0. 5小时后取样分析，测定罗丹明B在563nm处的吸光度，求色度去除率(％ )。本实施例尖锥光阳极与传统平面光阳极测定的结果对比如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尖锥结构光阳极光电转盘处理有机废水光电催化的方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步，采用不锈钢圆盘或钛圆盘作为基底，将基底加工为尖锥结构；第二步，将ＴｉＯ↓［２］光催化剂负载在基底上，在转轴上组成光电转盘，用作光阳极，光阳极的转轴与马达相连接；第三步，以Ｃｕ片做阴极，放置在光阳极对面反应槽内壁处，通过导线与直流电源的负极相连接；第四步，调节直流电源的电压，开动马达，并通过调速器控制光阳极旋转的转速使光阳极表面形成一层液膜；第五步，采用激发光源照射光阳极，使激发光透过液膜照射到光阳极表面；第六步，对出水取样分析，测定废水中有机物的去除率，完成难降解有机废水的处理。

【技术特征摘要】
1.一种尖锥结构光阳极光电转盘处理有机废水光电催化的方法，其特征在于，包括如 下步骤第一步，采用不锈钢圆盘或钛圆盘作为基底，将基底加工为尖锥结构；第二步，将TiO2光催化剂负载在基底上，在转轴上组成光电转盘，用作光阳极，光阳极 的转轴与马达相连接；第三步，以Cu片做阴极，放置在光阳极对面反应槽内壁处，通过导线与直流电源的负 极相连接；第四步，调节直流电源的电压，开动马达，并通过调速器控制光阳极旋转的转速使光阳 极表面形成一层液膜；第五步，采用激发光源照射光阳极，使激发光透过液膜照射到光阳极表面；第六步，对出水取样分析，测定废水中有机物的去除率，完成难降解有机废水的处理。2.根据权利要求1的尖锥结构光阳极光电转盘处理有机废水光电催化的方法，其特征 是，所述尖锥结构为底边长2-10mm的正方形，底高比为1 1_1 4的尖锥。3.根据权利要求1的尖锥结构光阳极光电转盘处理有机废水光电催化的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，李侃，阳陈，王亚林，
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]