本发明专利技术提供了一种TiO2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置及方法，将TiO2光催化剂负载在光阳极转盘基底上作为光阳极转盘，光阴极转盘与光阳极转盘分别放置在光阴极反应池和光阳极反应池中，中间通过离子交换膜隔开。开动马达并通过调速器控制转盘的转速，使转盘表面形成一层液膜。以激发光源照射光阳极转盘，在大大降低有机废水对光的吸收的同时，也提高了激发光的利用率和光催化降解效率。双反应池可以有效阻止氧化产物和还原产物在溶液中的无效复合，并且可以在两个反应池中对不同种类和浓度的有机废水进行降解处理，同时可以减少光生电子和空穴在TiO2表面的复合损失，提高了激发光的利用率和污染物的降解效率，达到高效低耗。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种能源、化工、环境领域处理有机废水的系统，具体是一种TW2 光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置及方法。
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GO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，光催化反应器及光生电子的分离利用等问题往往被人们忽视。传统的光催化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。中国专利(文献号CN101353186，授权公告日2010年6月2日)，记载了一种“双转盘光电液膜反应器光催化处理有机废水的方法”，该技术提出一种双转盘光电液膜反应器， 利用金属与N-半导体T^2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转盘表面，在阴极表面与饱和溶解氧反应生成H2O2，进而参与有机污染物的氧化而将光生电子加以间接利用，由此实现双转盘反应器中的双极氧化。由于不需要外加偏压，降低了能耗和简化了装置。但阳极和阴极同处一个反应池中，阳极区域和阴极区域的溶液由于转盘的转动而迅速混合，导致阳极区产生的氧化产物与阴极区产生的还原产物因为搅拌混合而发生无效复合，降低了对目标污染物的降解效率。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的上述不足，提供了一种TW2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置及方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的一种TW2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置，包括调速器、驱动马达、光阴极转盘、转轴、碳刷、若干片光阳极转盘、燃料电池反应池及激发光源，所述燃料电池反应池包括光阳极反应池、光阴极反应池以及离子交换膜，所述光阳极反应池与光阴极反应池之间通过离子交换膜相连接。所述光阳极转盘的基底材料为钛、不锈钢或镍。所述光阳极转盘的基底上负载的光催化剂为Ti02。所述光阴极转盘的材料为Cu、Zn、!^e、Ti、Ag、石墨或掺硼金刚石薄膜电极(BDD)。所述离子交换膜为阳离子交换膜或复合离子交换膜。一种TW2光催化转盘燃料电池处理有机废水的方法，包括如下步骤第一步，将光催化剂负载在光阳极转盘的基底上，并以单片方式或多片串联方式固定安装在光阳极转盘处的金属转轴上，将光阴极转盘固定安装在光阴极转盘处的金属转轴上；第二步，将光阳极转盘放置在光阳极反应池中，将光阴极转盘放置在光阴极反应池中， 光阳极与光阴极之间通过外部导线相连接；第三步，光阳极反应池和光阴极反应池利用离子交换膜连通并在光阳极反应池和光阴极反应池中加入有机污染物，在光阳极反应池中加入辅助光催化剂；第四步，开动光阳极转盘和光阴极转盘的驱动马达，并通过调速器控制光阳极转盘和光阴极转盘旋转的转速使光阳极转盘和光阴极转盘的表面形成一层液膜；第五步，采用激发光源照射光阳极转盘，使激发光透过液膜照射到光阳极转盘的表第六步，一段反应时间后对反应池中的溶液进行取样分析，测定废水中有机物的去除率，同时测定外电路中光电流和电压的强度变化情况。所述光阳极转盘的基底上负载的光催化剂为Ti02。所述溶液中加入的辅助光催化剂为磁赤铁矿、分子筛负载 ^3+、蒙脱石负载!^e3+或活性炭负载1^3+。所述调速器控制光阳极转盘转轴和光阴极转盘转轴转动的速度为10-90rpm。所述反应时间为30_120min。本专利技术提供的TW2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置，将传统的单一反应池结构改进为双反应池结构，中间加以离子交换膜连通，有效阻止了反应过程中氧化产物和还原产物在溶液中的无效复合，并且可以在两个反应池中对不同种类和浓度的有机废水进行降解处理。同时利用金属与N-半导体TW2接触形成的肖特基势垒、阳极和阴极材料间的电势差来促使光生电子从阳极转盘转移到阴极转盘表面，减少了光生电子和空穴在TiA 表面的复合损失，提高了激发光的利用率和污染物的降解效率。而且光生电子通过外电路转移，形成了稳定的光电流以及相应的电压，从而还可获得额外的电能。本专利技术独特的TiO2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置具有以下优点双反应池结构的燃料电池反应器能有效阻止氧化产物和还原产物在溶液中的无效复合，并且可以在两个反应池中对不同种类和浓度的有机废水进行降解处理。同时利用金属与N-半导体TiO2接触形成的肖特基势垒、阳极和阴极材料间的电势差来促使光生电子从阳极转移到阴极，减少了光生电子和空穴在TiO2表面的复合损失，提高了激发光的利用率和污染物的降解效率。而且光生电子通过外电路转移，形成了稳定的光电流以及相应的电压，从而还可获得额外的电能。附图说明图1为单片光阳极转盘的光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置结构示意图。图2为多片串联光阳极转盘的光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置结构示意图。图中，1为调速器，2为驱动马达，3为金属转轴，4为光阴极转盘，5为光阳极转盘， 6为有机玻璃转轴，7为光阴极反应池，8为离子交换膜，9为光阳极反应池，10为外部导线， 11为电流记录仪、12为电压记录仪，13为激发光源，14为铝箔，15为碳刷。具体实施例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。以下为TW2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置的具体实施方式。实施例10单片光阳极转盘的TW2光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置。一种光催化转盘燃料电池处理有机废水的装置，包括调速器1、驱动马达2、金属转轴3，光阴极转盘4，光阳极转盘5，有机玻璃转轴6，燃料电池反应池以及激发光源，其中燃料电池反应池包括光阳极反应池9、光阴极反应池7以及离子交换膜8，光阳极反应池9 与光阴极反应池7之间通过离子交换膜8相连接，该离子交换膜为阳离子交换膜或复合离子交换膜。光阳极转盘5的基底材料为钛、不锈钢或镍，光阴极转盘4的材料为CiuZnle、 Ti、Ag、石墨或掺硼金刚石薄膜电极。光阳极转盘5基底上利用溶胶-凝胶法、直接热氧化法或阳极氧化法负载Ti02。光阴极转盘4和光阳极转盘5同轴固定安装在金属转轴3上， 其金属转轴3上分别设置有碳刷15，使用有机玻璃转轴6连接光阳极转盘5及光阴极转盘 4的金属转轴3。光阴极转盘4依靠光阴极转盘4处的碳刷15通过外部导线10与光阳极转盘5处的碳刷15相连接。外部导线10上安装有电流记录仪11和电压记录仪12。在靠近光阳极转盘5的一侧设置有激发光源1本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾金平，阳陈，李侃，王亚林，杨学丽，郭清彬，王珺，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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