[发明专利]斜置双极液膜光催化处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种环境催化技术领域处理有机废水的方法，尤其涉及一种斜置双极流动液膜光催化处理有机废水的方法。

  

背景技术

TiO₂是一种高效、稳定、无毒、无选择性和易得的半导体光催化剂。TiO₂光催化技术因其反应条件温和，且不产生二次污染，几乎能够使空气和水中的污染物完全矿化，已成为一种备受关注的有机物污染处理方法。

目前，TiO₂光催化技术存在以下问题：1. TiO₂难与废水分离；2. 激发光穿透深度有限，利用率低；3.光生电子和空穴易复合的问题。为解决这些问题，TiO₂被固定在各种载体上，作为阳极，通过外加阳极偏压提高光生电子和空穴的分离效率，此即光电催化。但该技术使用外加偏压，不但增加了能耗，而且增加了装置设备费用。此外，为解决激发光利用率低的问题，虽有采用液膜反应减少废水中有机物对激发光的吸收而造成的光损失，但一般都采用光阳极液膜的形式，不重视光生电子转移至阴极后的应用，偏重于光生空穴直接氧化作用的应用。

经对现有技术的文献检索发现，Taicheng An 等在《Applied Catalysis A》(应用催化A) 2005年279期247-256页发表的《Photoelectrocatalytic degradation of oxalic acid in aqueous phase with a novel three-dimensional electrode-hollow quartz tube photoelectrocatalytic reactor》《新型三维电极—中空石英管光电催化反应器光电催化降解草酸溶液》一文中，采用三维电极—Ti负载TiO₂颗粒增加电极面积，强化降解效率；采用阳极偏压转移光生电子至阴极，提高光生电子和空穴的分离效率。其不足之处在于：一是激发光进入石英管的部分有限，致使照射Ti负载TiO₂催化剂的激发光强度有限，催化效率较低；二是利用外加偏压转移光生电子，增加了能耗；三是没有强化传质的设备，传质效果差；四是激发光源的功率较大，反应装置发热明显，增加了运行能耗。

在中国专利(双电极光电池液膜反应器光催化处理有机废水的方法，申请号200810200039.2)中，将TiO₂薄膜阳极和阴极均制作成转盘电极，利用电极的转动在TiO₂薄膜电极表面形成了几十微米的液膜，同时强化了激发光的利用率和传质效率。但在该装置中电极是运动的，不便在景观水体、屋顶等容易接收太阳光的场合使用。

 

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种静态电极的斜置双极液膜光催化处理有机废水的方法，在减少激发光在有机溶液中传输时的损失和利用废水的循环流动加强传质的同时，利用金属与N-半导体TiO₂接触形成的肖特基势垒而不是外加偏压（降低了能耗及设备费用）将光生电子转移到阴极，使光生电子在阴极表面直接还原有机物，或与阴极液膜中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利用，和阳极的直接氧化一起，实现双极双效的光催化降解处理效果。同时提高了激发光的利用率、传质效率和光催化效率，而且不需外加偏压，降低了能耗和简化了装置。