[发明专利]复合转盘液膜反应器及其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的反应器及其处理废水的方法，具体是一种复合转盘 液膜反应器及其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。目前围绕增大TiO₂膜电极的表面积，选择合适的电极基底材料和电极改性以 及设计高效的反应器已经做了大量的工作，但一直以来，反应器中的光能利用率问题往往被 人们忽视。传统的光电反应器基本上都是将光电极完全浸入反应液中，激发光需穿透很厚的 液层才能到达光催化剂表面，由于有机溶液自身对激发光的吸收而引起光很大损失。

经过对现有技术的检索发现，中国专利文献号CN101254961，公开日2008-9-3，记载了 一种“TiO₂薄膜电极光电转盘处理难降解有机废水的方法”，该技术包括了一种动态光阳极 的单复合转盘光电液膜反应器：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，解决了传统反应器中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的问题，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。其不足之处在于： 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。

进一步检索发现，中国专利文献号CN101353186，公开日2009-1-28，记载了一种“双转 盘光电池液膜反应器光催化处理有机废水的方法”，该技术利用金属与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，提高了光催化效率，降 低了能耗。但是该反应器双转盘结构比较复杂，钛做阳极基底稳定性好但成本高，不锈钢做 阳极基底成本较低但其在最佳反应条件即酸性条件下易被腐蚀。所以双转盘反应器结构有望 进一步优化，金属基底材料的缺点有待进一步克服。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种复合转盘液膜反应器及其处理有机废水 的方法。利用肖特基势垒转移光生电子提高光催化效率和降低能耗的同时，将双转盘二合为 一，利用阴极铜覆盖金属基底，阻断金属基底与废水的直接接触，由此进一步简化了反应器 结构，克服了不锈钢做基底时其不耐酸的缺点。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及复合转盘液膜反应器，包括：调速器、马达、复合转盘、反应池和光源，其 中：调速器与马达相连接进行速度调整，复合转盘的中心固定设置于马达的输出端，复合转 盘位于反应池内且与反应池内的待测液体相接触，复合转盘下半部分浸泡于反应池的溶液中 ，上半部分在空气中，光源水平置于二氧化钛阳极一侧，并与复合转盘的轴心处于同一高度 。

所述的复合转盘朝向马达一侧的盘面及外沿侧面设置为铜阴极，复合转盘背向马达一侧 的盘面设置为二氧化钛阳极；

所述的光源外侧设有反射铝箔，该反射滤波将反射光源背向二氧化钛光阳极的激发光以 提高光源利用率。