[实用新型]光催化与电催化协同处理有机废水的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及光催化与电催化协同处理有机废水的装置，属于电化学技术领域。

背景技术

现代工业的飞速发展，使废水排放量日益增加，也使废水中有机污染的种类越来越多。在成分繁杂的有机物中，大部分都是很难被微生物降解的物质，无法采用常规的生物技术进行污水处理。若采用吸附法或膜过滤法，则容易造成有机物的二次污染。虽然近年来，以TiO₂半导体作光催化剂的光催化技术被证明能使污水中绝大多数有机物转化为容易生化处理的物质，甚至被彻底矿物化——变成CO₂和H₂O等简单的无机分子，但是存在着有机物降解速率较低的问题，仍有待进一步解决。

为了提高污水中有机物转化为可生化处理的物质，或转化为矿物性物质(CO₂和H₂O等简单的无机物)的反应速度，本实用新型提出了一种新的技术方案。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种光催化与电催化协同处理有机废水的装置，从而提高污水中有机物转化为可生化处理的物质，或转化为矿物性物质的反应速度。

本实用新型目的通过下述方案实现：一种光催化与电催化协同处理有机废水的装置，污水从装置底部进水口流入，从顶部出水口流出，包括紫外光源、直流电源和电极，电源正输出端接入正电极，负输出端接入负电极，所述的电极有正极性电催化三维电极、负极性电催化三维电极、正极性三维光催化电极，其中，所述的三维电极和紫外光源呈水平取向，与由下而上污水的流动方向相垂直；所述的正极性电催化三维电极位于负极性电催化三维电极的下方，为了防止电流短路，正极性三维电催化电极与负极性三维电催化电极之间设有多孔绝缘隔板；正极性三维光催化电极分别位于负极性三维电催化电极之上，且在负极性三维电催化电极与正极性三维光催化电极之间也设有多孔绝缘隔板。

在上述方案基础上，设有上、下二个正极性三维光催化电极，紫外光源处于上、下正极性三维光催化电极之间。即：两个正极性三维光催化电极分别位于负极性三维电催化电极和紫外光源之上。

正极性三维电催化电极与负极性三维电催化电极之间、负极性三维电催化电极与正极性三维光催化电极之间均有多孔的绝缘隔板。

其中，正极性三维电催化电极和二个正极性三维光催化电极接入直流电源的正输出端，负极性三维电催化电极接入直流电源的负输出端。给三维电催化电极提供工作电流，给三维光催化电极提供正向偏压。

另外，所述的紫外光源与上、下正极性三维光催化电极保持距离，以形成不少于3cm厚度的液相区。

所述的紫外光源为低压汞灯或高压汞灯。

所述的低压汞灯或高压汞灯采用多灯管，用石英管作为灯管的外套。

所述的正极性三维电极是由主电极和粒子材料构成，其中，主电极是表面被镀覆析氧过电位高的金属氧化物催化剂的多孔钛板，粒子材料是硅酸铝小珠或硅胶、r-Al₂O₃颗粒中的一种作为基体，表面修饰导电的金属氧化物。

所述的负极性三维电催化电极由主电极和粒子材料构成，其中，主电极是表面镀Pb的铜网或不锈钢网；粒子材料是经防水活化处理的炭粒床。

负极性三维电催化电极的主电极可设置在炭粒床居中的位置。以利于还原反应完全。

所述的正极性三维光催化电极由主电极和粒子材料构成，其中，主电极是表面修饰了InO₂-Ta₂O₅/SnO₂(Sb)导电氧化膜和SnO₂/TiO₂光催化膜的钛网；粒子材料是石英玻珠、颗粒活性炭或硅胶作基体，表面修饰纳米TiO₂半导体。

本实用新型的工作原理是：进入工作状态时，自下而上形成反应特征不同的4个区域：

1、正极性三维电催化电极是一个电催化氧化反应区。在这个区域中进行着3种氧化反应：

a.有机分子在电极表面直接被电化学氧化：

RH→氧化产物+ne    ①

b.水分子在催化剂(MO_X)表面被电化学氧化产生·OH自由基和氧气(O₂)的反应：

MO_X+H₂O→MO_X[·OH]+H⁺+e    ②