[发明专利]双转盘光电池液膜反应器光催化处理有机废水的方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种化工技术领域处理有机废水的方法，尤其涉及一种双转盘光电池液膜反应器光催化处理有机废水的方法。

背景技术

近年来，TiO₂已被证实是一种高效、稳定、无选择性和材料易得的半导体光催化剂。TiO₂光催化技术作为一种高级氧化技术，几乎能够使空气和水中的污染物完全矿化，不产生二次污染，且反应条件温和，已成为一种极富吸引力的有机物污染处理方法。自1972年Fujishima发现TiO₂可光催化裂解水以来，TiO₂半导体光催化技术在有机物的处理方面逐渐得到了广泛的研究。为解决TiO₂难与废水分离的问题，TiO₂被固定在各种载体上，由于TiO₂固定化会引起其表面积下降从而使其光催化活性下降，研究者把TiO₂膜材料作为阳极，通过外加阳极偏压来阻止光生电子和空穴的简单复合，从而提高光催化效率，此即光电催化。TiO₂半导体光电催化技术是一种利用紫外光作激发光源，通过外加偏压使光生电子和空穴得以有效分离，并分别与H₂O或O₂反应生成具有强氧化能力的活性自由基来氧化降解污染物的一种氧化技术。

经对现有技术的文献检索发现，Wenbing Zhang等在《Applied Catalysis A》(应用催化A)2003年255期221-229页发表的Photoelectrocatalyticdegradation of reactive brilliant orange K-R in a new continuouS flowphotoelectrocatalytic reactor(新连续流光电催化反应器光电催化降解活性艳橙K-R)文章中，采用三维电极-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；利用循环冷却水散热；通过鼓气加强传质。其不足之处在于：一是激发光必须透过较厚(往往是数厘米)的溶液才能照射到电极上，激发光利用率很低；二是利用偏压转移光生电子，增加了能耗；三是通过鼓气加强传质，效果不佳；四是激发光源的功率较大，增加了循环冷却水装置疏散热量，不但增加了运行能耗，而且反应器装置较为复杂。

虽然在中国专利(TiO₂薄膜电极光电转盘处理难降解有机废水的方法，申请号200810035837.4)中，将TiO₂薄膜电极制作成转盘，利用转盘的转动在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；并利用小功率低压汞灯作激发光源，降低了能耗并不需循环冷却水装置散热，简化了装置。但在该装置中阴极是静置的，仍然是以阳极偏压转移光生电子，而且电子转移到阴极后，没有加以有效的利用，对废水的处理没有贡献。所以其能耗有望进一步降低，处理效率有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提出一种双转盘光电池液膜反应器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转盘的转动加强传质的同时，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将光生电子转移到阴极表面，在阴极表面与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间接应用，由此实现双转盘光电池的双极氧化。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。