[发明专利]一种芬顿氧化处理的光催化膜反应器及其处理方法

说明书

本发明提供了一种芬顿氧化处理的光催化膜反应器及其处理方法，所述的光催化膜反应器包括沿废水流向依次对接的混料装置和反应装置；所述的反应装置包括倾斜设置的筒体，所述筒体接入混料装置的一端高于筒体另一端；所述的筒体内部倾斜设置有至少一个负载有光催化剂的平板膜。综合了非均相‑光芬顿反应和膜分离技术的优点，能耗低，对光利用效率高，操作方便，运行稳定，可用于染料、药品与个人护理用品、内分泌干扰物等难降解有机物废水的处理。

技术领域

本发明属于废水处理技术领域，涉及一种芬顿氧化处理的光催化膜反应器及其处理方法。

背景技术

芬顿反应是一种高级氧化反应，通过催化剂分解过氧化氢，产生具有强化性的羧基自由基(OH·)，从而达到降解水体中有机污染物的目的。近年来该反应体系对降解有机污染物效果优异，引起了研究人员的广泛关注。为进一步提高降解效率，研究人员将超声、光、电、微波等能量源引入芬顿体系中，发展为类芬顿体系。光芬顿体系可以直接利用自然光源，降低能耗，对于有机物的矿化程度也远高于其他体系，是目前研究最多的类芬顿体系之一。但是传统均相芬顿反应存在铁泥污染等问题，在此基础上开发了非均相芬顿反应。该体系氧化过程主要是在固体催化剂的表面进行的，催化剂通过一定的方法负载于特定固体物质表面，对体系中的污染物质进行氧化降解。非均相芬顿反应催化剂可循环使用，扩大了反应适用范围，节约了成本，提高了催化效果。随着对该反应研究的不断发展，急需从实验室研究转换到实际工程应用，除开发低成本高活性长效催化剂外，设计装置简单，效率高，便于工程放大的反应器至关重要。

非均相-光芬顿反应相比传统的化学反应，引入了光系统，实际上为光催化反应器的一种。适用于非均相-光芬顿反应的光催化反应器为负载型光催化器，按催化剂载体的不同可以分为固定床和流化床。固定床反应器结构简化，易于操作，将催化剂固定在成膜上，有平板、环形、管式等。光催化剂负载在膜表面可以有效减轻膜污染现象，使催化剂不易流失，提高膜表面的亲水性，对膜的性能要求比独立光催化膜低，传质效率高，同时具有膜分离技术的优点。

膜分离技术作为一种高效节能的新型分离手段，广泛应用于废水处理领域。随着多功能复合膜的研究，膜催化反应器作为一种新型反应器兼具催化与分离双功能，达到提高原料利用率、减轻后续分离能耗的目的。按照催化反应类型可以分为电催化膜反应器、光催化膜反应器等。将膜分离技术和非均相-光芬顿氧化技术集成于一体，使其兼具二者的优点，实现催化氧化与分离双重功能，是一种高效的反应器。

CN207659245U公开了一种芬顿-光催化膜反应器废水处理装置，包括桶形的膜反应器，膜反应器连接进水阀，膜反应器内设有紫外光发生装置，所述紫外发生装置包括紫外光灯，紫外光灯外套有石英套管，膜反应器内均布的设有催化剂，所述催化剂为三氧化二铁负载的二氧化钛纳米管/纳米线；膜反应器的底部设有双氧水加药装置；膜反应器内还设有超滤膜组件，超滤膜组通过出水管路连接出水阀。但是当装置连续化运行时，人造光源能耗大，能量利用率不高，设备放大后运行成本上升。

CN208135924U公开了一种光催化芬顿法废水处理系统，包括：光催化芬顿池，所述光催化芬顿池具有出水口的进水口；亚铁离子供应设备，所述亚铁离子供应设备通过导管向所述光催化芬顿池供应亚铁离子；过氧化氢供应设备，所述过氧化氢供应设备通过导管向所述光催化芬顿池供应过氧化氢；还包括光催化发生器，所述光催化发生器通过导气管向所述光催化芬顿池供应气体，所述气体包含羟基自由基；所述光催化芬顿池底部还连入曝气管，所述曝气管位于所述光催化芬顿池内的部分连接多个曝气头。

CN106315756A公开了一种光催化-芬顿氧化协同深度处理有机废水装置，该装置包括光催化系统、芬顿氧化系统、曝气系统、催化剂回收系统以及冷却系统；光催化系统组成部分有反应容器，灯源和光催化剂；芬顿氧化系统包括芬顿试剂和搅拌装置；曝气系统由曝气组件和鼓风机组成；催化剂回收系统采用超滤膜进行分离；冷却系统主要对光催化的反应器进行降温。

但是目前的反应器，当装置连续化运行时，人造光源能耗大，能量利用率不高，设备放大后运行成本上升。

发明内容