[发明专利]一种用于处理选矿废水的光催化反应器及其制造方法和处理废水的方法

说明书

技术领域

本发明属光催化技术领域。特别是一种可以悬浮于尾矿坝利用可见光进行光催化反应以去除选矿废水中低浓度有机物的反应器，及其制造方法和处理选矿废水的方法。

背景技术

TiO₂光催化作用在环境污染治理方面已经获得了较为广泛的研究和应用，其原理是通过光催化产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH)来氧化降解有机污染物，·OH与不同有机物质的反应速率常数相差很小，它几乎可以无选择的将有机物矿化。·OH的反应速率都相当快，一般其反应速率常数＞109mol-1·L·s-1，基本接近扩散速率控制的极限(1010mol-1·L·s-1)。

选矿废水中主要污染物为黄药、松醇油、乙硫氨、硫酸脂等有机物，浓度约为10ppm，TOC约在15-20mg/L，属于低浓度有机废水，通过光催化的方法，可以迅速降解选矿废水中存在的有机物。

负载型的透明TiO₂薄膜能有效利用光线，并可实现在不同基材上的负载，从而克服了悬浮型粉体催化剂光利用效率低、易聚集、难回收的问题，若将其制备成悬浮型的反应器漂浮于尾矿坝内，将可以高效处理选矿废水。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于处理选矿废水的光催化反应器及其制造方法和处理废水的方法，它可以悬浮于尾矿坝，利用反应器表面可见光光催化薄膜对选矿废水进行高效降解。

为达到上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

这种用于处理选矿废水的光催化反应器，它包括：支架，支架上固定一平板，平板上固定有可见光光催化薄膜。

支架上还设有调节比重的泡沫塑料或悬浮物。支架可采用普通铝合金或者其他材料构成。

这种可见光光催化反应器的制造方法，它包括以下步骤：

(1)、溶胶-凝胶法制备TiO₂溶胶：取钛酸丁酯、水1000mL、无水乙醇，饱和浓盐酸，溶解制备TiO₂凝胶，(其中钛酸丁酯、水、无水乙醇、盐酸的质量比可为8-9∶90-100∶3-4∶1-2)；加热，并冷凝回流，同时进行搅拌，获得CuTsPc敏化的TiO₂溶胶；

(2)、用浸渍提拉法制备薄膜、晾干获得CuTsPc-TiO₂薄膜样品；

(3)、将薄膜固定于平板上；

(4)、平板置于反应器支架。

反应器处理选矿废水的方法，将固定在平板上的薄膜与泡沫塑料结合，并调节比重，使反应器刚好没入水平面下，将制备好的光催化反应器投入尾矿坝，进行光催化反应。

本发明处理的有机物主要是选矿废水中所含有的黄药、松醇油、乙硫氨、硫酸脂等。

本发明的优点是采用光催化技术提供高效低成本的选矿废水处理工艺，该工艺运行费用很低，光催化反应器再生容易，反应效率高。

由于制备完成的光催化反应器仅需悬浮于尾矿坝内在可见光照射下进行废水处理，因此运行成本很低，光催化反应器运转3个月需要清理，一年以上才需要再生涂膜一次，因此较为容易。而光催化反应器的高效率则来自于产生具有高反应活性的羟基自由基(·OH)，可以无差别，高效率的氧化尾矿坝内存在的各种选矿药剂。

附图说明

图1a：光催化反应器主视图

图1b：图1a的俯视图

图1c：图1a的侧视图

图1a、图1b中，1为位于平板上的光催化薄膜，2为泡沫塑料或悬浮物。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明：

实施例1：

采用溶胶-凝胶法制备TiO₂溶胶。取钛酸丁酯80g，水1000mL，无水乙醇40g，饱和浓盐酸10g，溶解制备TiO₂凝胶，置于80℃水浴中加热，并冷凝回流，同时进行搅拌，搅拌速率400r·min^-1。2h后获得CuTsPc敏化的TiO₂溶胶。采用浸渍提拉法制备薄膜，提拉速率20cm·min^-1，湿膜在室温下晾干，然后重复提拉1次，晾干后即获得CuTsPc-TiO₂薄膜样品。将薄膜固定(涂复)于平板上(平板可采用玻璃)，置于图1所示反应器支架，支架上设有泡沫塑料或其它悬浮物，调节泡沫塑料质量，使得放入水中的平板薄膜刚好没入水平面下。

将制备好的光催化反应器投入尾矿坝，即可进行光催化反应。