[实用新型]光电催化水质净化器

说明书

本实用新型涉及可用于饮用水、微污染水质、水源水的净化、杀菌及消除有机污染物的水质净化装置。

光催化氧化技术已经过近三十年来的研究与发展，但在净化处理水体系的商业应用进展缓慢，主要原因在于：(1)在实际反应过程中，主要氧化物种光生空穴寿命短，空穴与电子极易复合，大大限制了光催化反应速度；(2)大多数水体中溶解过渡金属和盐类的存在对光催化反应过程产生不良影响。

本实用新型的任务是针对现有光催化净化水质存在的问题，提出一种能提高对水体水质处理速度和效果的光电催化水质净化器。

本实用新型的技术方案是基于光电催化原理而提出的光电催化水质净化器，其基本结构是，在一筒形反应器壳体的中轴位置设置一紫外灯管，该紫外灯管套在一石英玻璃套管之中，在石英玻璃套管之外套装一基本成筒形的TiO₂光电极，所说的筒形的TiO₂光电极的筒壁上具有通水孔或水流通道，在TiO₂光电极的外侧位于其中轴两侧分别设有一阴极和一参考电极，由一电势恒定器向TiO₂光电极、阴极和参考电极提供相应的偏压电势，使TiO₂光电极和阴极之间形成电势差。

本实用新型的反应器壳体与TiO₂光电极的形状可为圆筒形。

所说的TiO₂光电极为在筒形基体上涂覆有一层TiO₂膜构成。所说的TiO₂膜中可渗杂Fe、Ze、WO₃或SiO₂，以增加TiO₂光电极的活性。其制备方法可采用常规的溶胶-凝胶法制得TiO₂溶胶，在溶胶中可渗杂Fe、Ze、WO₃或SiO₂，再采用浸渍-提拉法将溶胶浸渍在光电极筒形基体上，再经高温焙烧后制成。

所说的筒形基体的筒壁应具有通水孔或水流通道，例如可为网状结构。

所说的筒形基体的基质材料为Ti或Ni。

所说的TiO₂光电极与阴极之间的电势差可调控在0.5～5V范围。

用本实用新型处理水质，由于利用了光电催化原理，当待处理水体流经反应器时，水体中的有毒有机物被经紫外线照射的TiO₂光电极光电催化降解成无毒的小分子化合物，细菌也被紫外光杀死，从而达到对水质的净化、脱毒和灭菌的深度处理效果。本装置所产生的光电催化过程，即在TiO₂半导体催化剂上施加正向偏压以迫使光生电子流向阴极，能阻碍光生电子与空穴的复合，延长空穴的寿命。且由于在光电催化过程中过渡金属沉积在阴极，保护了TiO₂光电极，因此该过程对于含有溶解过渡金属的水体系同样适用。

附图为本实用新型实施例的结构示意图。

以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细说明。

本光电催化水质净化器实施例的反应器壳体6为一圆筒形的壳体，该圆筒形壳体的内径为13.6cm，高为38cm，材质为不锈钢，其中轴部位装有紫外灯管4，该紫外光管采用20W的紫外杀菌灯，套在石英玻璃套管3之中，该石英玻璃套管的外径为3.4cm。在石英玻璃套管的外周套装有一圆筒形的TiO₂光电极1，其轴线与反应器壳体6的轴线重合，内径为42cm，高度为20cm。该TiO₂光电极基体的基质材料为Ti，基体为网状结构的圆筒形。阴极2和参考电极5设置于TiO₂光电极1外壁与反应器壳体6内壁之中间部位，对称设置于反应器轴线的两侧。有一电势恒定器7向TiO₂光电极1提供正向偏压，使TiO₂光电极与阴极2之间形成电势差，其电势差范围为0.5～5V。电势恒定器还向参考电极5提供参考电势。