[发明专利]通过光催化净化处理排放液，尤其是水性排放液的方法和设备

说明书

技术领域

本发明的技术领域是污染的排放物，尤其是水性排放物的净化处理。

更具体的是被有机和/或无机化合物污染的排放物或流体，尤其是水性排放物或流体的连续光催化处理，其中在UV照射的存在下使所述排放物与固体催化剂悬浮液接触的处理。

这种异质光催化优选与处理的排放物的液相和固相的分离处理(有利地通过过滤)相结合。

所考虑的被污染的排放物可以来自工业或家用。

本发明也涉及通过光催化净化处理排放液，尤其是水性排放液的设备。

技术背景

排放物或污染的排放液，尤其是水性排放物或排放液的净化处理主要与环境有利害关系。

水对于人类和动物是至关重要的。它对于农业、工业和家庭活动是不可或缺的，更不用说陆地生态系统的运行。

水的污染源越来越多且多样：制药工业、钢铁制造、汽车、石油、消费品，等等。更具体地，城市污水或来自于工业活动的污水越来越多地被对人体健康有毒和/或危险的宿存的有机物(例如药物、杀虫剂、清洁剂、邻苯二甲酸盐、多氯联苯)污染。

所有这些污染物在净化工厂里只是被部分消灭，以及需要特殊且有效的处理以防止它们扩散到环境中。因此，开发有效且廉价的用于家庭和工业排放液，更具体地被有机化合物污染的排放物或水性排放物的净化处理是极其重要的。

为此，出现了作为合适的化学处理的光催化。因此，已知并研究了利用基于钛氧化物TiO₂的(沉积在载体上的TiO₂或TiO₂颗粒，在待处理的排放液中悬浮)光催化剂，在异质相中通过由附近的UV照射(可以是太阳光或人工的(UV灯))激活的光催化氧化除去污染物很多年。

这种技术在使有机物矿化为CO₂和H₂O方面非常有效，且不会像物理-化学处理方法(尤其是活性炭上的吸附)那样将污染物从一个相转移到另一个相。异质光催化剂对于待处理水中低浓度(从很少的ppb到几个ppm)存在的有毒污染物尤其适用。因此，它构成了对目前广泛使用的生物处理的有利补充。

尽管通过光催化剂(沉积在载体上的TiO₂)的污染物去除处理有一些工业规模上的应用，尤其是对排放气，但这种技术目前从经济的角度，甚至从污染物去除效果的角度看对排放液有一定障碍。

通过悬浮的TiO₂光催化剂的异质光催化不会具有这种障碍，前提条件是能够克服使用中尤其与所述光催化剂的照射和保持所述光催化剂的悬浮有关的技术难题。

为达到这个目的做过不成功的尝试。

日本专利申请JP-2003-010653-A描述了处理水的设备，所述设备包括，一方面，含有待处理水的反应器12，待处理水通过设置在反应器上部的入口输送到所述反应器12，和另一方面，浸没在与粉末状光催化剂(TiO₂，ZnO等等)混合的待处理水中的过滤膜11。所述反应器12也带有UV照射灯UV17，所述照射灯设置在所述反应器12的上部且仅部分浸没在由待去污的水和光催化剂颗粒形成的悬浮液中。在所述反应器12的底部有曝气系统18，以递送对清除附着在过滤膜11上的有机物尤其有效的气泡，从而防止其堵塞。在UV灯17的作用和气泡存在下光催化处理的水，从入口13扩散到过滤膜11，以利用泵15通过导管16去除。所述反应器11只包括一个隔室，且所述处理方法在所述反应器中(是用于光催化和将TiO₂颗粒与处理的排放液分离的位置)没有为由待处理排放物构成的悬浮液提供循环回路。

通过异质光催化去除污染物的这种方法和这种设备可以被改进(低照射&控制不佳的流体力学)，而且据本申请人所知，还没有发生具体有效的工业应用。

专利申请PCT WO2006/079837-A1公开了采用TiO₂悬浮液的方法和光催化反应器，其包括由装有待处理排放液的罐构成的反应器2，所述罐装载有TiO₂颗粒悬浮液，和垂直的多管膜过滤装置18，以分离处理的排放物和粉末状的TiO₂催化剂。两个UV灯3完全浸没在反应器2中的待处理排放物里，在反应器2的底部设置有鼓泡器14。置于反应器2下游的过滤系统18也带有鼓泡器32，使其能够在过滤器内分布气泡。