[发明专利]高效去除水体有机污染物的光催化处理方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化处理方法及装置，尤其涉及高效去除水体有机污染物的光催化处理方法及装置。

背景技术

在21世纪，能源与环境问题已经成为世界关注的焦点，如何减少污染，保护生态环境，解决环保问题，已经引起各政府决策部门和学术研究部门的高度重视。

水体中的有机污染物是一类环境中普遍存在的污染物，大多具有残留期长，生物积累性强，高毒性等特征，通过食物链富集，从而严重危害生态和人类的健康，同时，一些新兴的有机污染物如药物和内分泌干扰物等正在不断地加重这一态势。因此，寻求高效去除水体有机污染物的有效方法迫在眉睫。

光催化降解法是解决水体有机物污染问题的最佳方法，因为它能直接利用太阳光，节能低耗，不会产生二次水体污染问题。光催化降解法的核心是光催化剂，它应满足活性高和稳定性高的基本要求。

目前新型的光催化剂，即Keggin型铁取代杂多阴离子PW₁₁O₃₉Fe(H₂O)^4-(PW₁₁Fe)，已通过系统研究，解决了基本的科学问题，如催化剂产生光催化作用的本质及光催化反应机理，证明了PW₁₁Fe能有效地将光能转换为羟基自由基形式的化学能。羟基自由基是最活泼的反应氧活性物质之一，它的强氧化性几乎可以氧化降解所有的有机物分子，因此在水污染控制领域潜在着广泛的应用前景。

因此，本发明基于前期基础研究，旨在将基础研究成果转化为应用技术。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单、使用方便、性能稳定、能高效利用太阳光能去除水体有机污染物的光催化处理装置。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为：提供一种高效去除水体有机污染物的光催化处理装置，从上至下包括环形蓄水沟槽单元、光催化反应单元、承接池、污水蓄水循环池和引水管；所述光催化反应单元由玻璃基体和玻璃基体表面涂覆的光催化剂复合膜构成，玻璃基体与水平面的夹角为20°；玻璃基体设在环形蓄水沟槽单元出水口的下方；承接池设在光催化反应单元的下方，污水蓄水循环池设在承接池的下方；污水蓄水循环池内设有离心泵，引水管一端与污水蓄水循环池连接，另一端与环形蓄水沟槽单元连接。

优选地，所述环形蓄水沟槽单元由四个不相通的蓄水沟槽首尾连接组成。

优选地，所述每个蓄水沟槽外沿高内沿低，内沿低处为出水口。

优选地，所述玻璃基体表面的复合膜为PW₁₁Fe/TiO₂复合膜。

优选地，所述PW₁₁Fe/TiO₂复合膜厚度为1～30μm。

本发明的另一目的在于提供一种高效去除水体有机污染物的光催化处理方法，其中光催化反应单元的制备方法如下:

a、将Keggin型铁取代杂多酸钠(简称：PW₁₁Fe)溶于水和无水乙醇的混合溶液中，重量组份为：PW₁₁Fe 4～8份，水1～2份，无水乙醇16～32份；

b、然后在强烈搅拌下缓慢滴入重量组份为8～16份的钛酸四丁酯，并通过滴加浓硫酸使体系的pH保持在2～3；

c、继续搅拌0.5h使溶剂蒸发得到PW₁₁Fe/TiO₂溶胶，陈化13～18h后得到PW₁₁Fe/TiO₂凝胶；

d、玻璃基体用铬酸洗液浸泡24h，洗净干燥，备用；

e、用涂覆机将PW₁₁Fe/TiO₂凝胶均匀涂覆在经过表面处理的玻璃基体表面，然后放入马弗炉，在100℃下焙烧3～5h，退火后取出，获得光催化反应单元。

优选地，所述控制污水流体流速为0.20m/s。