[发明专利]一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统及方法

说明书

本发明提供了一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统及方法，该系统包括可见光燃料电池反应装置、光阳极、光阴极，以及连接在光阳极、光阴极外电路上的稳压器和蓄电池，所述的可见光燃料电池反应装置设置循环泵和循环水管道，所述的光阳极为负载可见光催化剂的FTO导电玻璃，所述的光阴极为铂电极或铜电极的一种。本发明将可见光燃料电池与有机废水处理技术相结合，在可见光照射下光阳极表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极，电子在外电路的定向移动过程产生电流，并进行电能存储，兼具有机物处理和产电功能，具有很好的开发运用前景。

技术领域

本发明属于有机废水处理技术领域，具体涉及一种用于可见光燃料电池降解有机废水的处理系统及方法。

背景技术

高COD有机废水具有极高的化学能，若选择适当的能量转换技术处理高COD有机废水，是减少环境污染和增加能源供应的一种有效方法。目前，国内外处理高COD有机废水的传统方法包括生物处理技术、物理处理技术和化学处理技术，但是，现有技术分别具有设备投资成本大、处理周期长、用药量大等问题，且处理后出水中仍含有较高浓度的有机物，对水体造成污染。

为了从根本上解决有机酸清洗废水的处理问题，避免对环境造成污染，同时对有机废水中能源进行资源化利用，需要提出有效可行的处理技术及系统。

发明内容

基于有机废水的有效处理和资源化利用问题，本发明提供了一种用于可见光燃料电池降解有机废水的处理系统及方法，对有机废水进行处理。本发明处理系统利用光催化燃料电池自发降解有机废水同时回收清洁能源的原理，构建以光阳极、光阴极和外电路组成的原电池体系，在可见光照射下，光阳极表面产生电子和空穴对，空穴直接氧化废水中的有机物，分离出来的电子通过外电路迁移到光阴极，电子在外电路的定向移动过程产生电流，并进行电能存储。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可见光燃料电池降解有机废水处理系统，其特征在于，所述可见光燃料电池降解有机废水处理系统包括：

可见光燃料电池反应装置1，内部平行布置在可见光照射下输出电子并降解有机废水的光阳极2和接收电子形成循环电流的光阴极3，光阳极2和光阴极3通过导线连接形成外电路，光阳极2、光阴极3和有机废水共同组成可见光燃料电池，用于降解有机废水并产生电能；

稳压器4，用于调节可见光燃料电池输出电压；

蓄电池5，用于存储可见光燃料电池降解有机废水过程中产生的电能；

循环泵6，用于提供有机废水的循环动力；

所述光阳极2和光阴极3平行置于可见光燃料电池反应装置1内，并通过导线连接形成外电路，所述稳压器4连接在光阳极2和光阴极3的外电路导线上，所述蓄电池5通过导线与稳压器4连接，所述循环泵6位于可见光燃料电池反应装置1底部进水口，可见光燃料电池反应装置1顶部设置出水口，出水口连接排水管和回水管，回水管连接至循环泵6入口。

所述可见光燃料电池反应装置1箱体由石英玻璃或有机玻璃制备。

所述光阳极2为钒酸铋、氧化镧、氧化铈、氧化钕中的一种或多种负载的FTO导电玻璃。

所述光阴极3为铂电极、铜电极、CuO改性Cu电极、Cu₂O改性Cu电极中的一种。

所述排水管和回水管上分别安装排水阀门K1和回水阀门K2，用于调节排水和回水流量。