[发明专利]一种塔式光催化装置及其催化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化装置，特别涉及一种塔式光催化装置及其催化方法。

背景技术

当今社会，环境污染已成为亟待解决的全球性问题，光催化技术由于其在环境净化中的潜在应用逐渐引起了科学界的广泛关注(R.Quesada-Cabrera,etal.,AppliedCatalysisB,2014,160,582-588.)。光催化技术是指光催化材料在紫外光或可见光的照射下其内部的电子-空穴将发生分离，在催化材料表面产生的羟基自由基·OH、超氧离子·O_2-、氢过氧基·HO₂等活性基团，能够将有机物直接氧化为CO₂和H₂O等无机小分子(J.Yang,etal.,J.Phys.Chem.B,2005,109,21900-21907.)。和传统的环境污染处理方法相比，光催化技术具有可在常温下进行、催化剂来源广、无二次污染等优点，对其进行深入研究有重要意义。

目前光催化技术在实际应用时还存在以下问题：

1.在光催化反应中，需要不断搅拌使得催化剂与污染物进行接触，否则催化剂会自然沉降到容器的底部，而这在大规模的污水处理应用时难以实现；

2.催化剂难以回收利用；

3.搅拌/曝气的光催化污水处理技术有吨水处理量小、占地面积大、序批式运行的缺点。这些缺点一定程度上制约了光催化技术的实际应用。

为了克服光催化过程需要搅拌和光催化剂难以回收利用的缺点，Athanasekou等人制备了TiO₂和石墨烯复合纳米薄膜作为光催化材料降解污水(C.P.Athanasekou,etal,Appl.Catal.B-Environ.,2014,158,361-372.)。虽然催化剂以薄膜的形态使用克服了粉体难以回收利用的缺点，但在规模化的使用光催化降解城市污水方面，纳米薄膜由于难以大规模合成而难以实际应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种塔式光催化装置及其催化方法，该方法简单、实用，流动的污水经污水泵抽进该装置中，在与催化剂接触时得到降解。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种塔式光催化装置，包括：

一具有双层结构的腔体，所述腔体由内腔体和外腔体组成，所述内腔体中设置有光源，所述外腔体内设置有块体光催化剂，所述外腔体的底部设有进水口；

第一抽水泵，所述第一抽水泵的一端通过软管与外腔体进水口连接，另一端通过软管连接污水池；

第二抽水泵，所述第二抽水泵的一端通过软管与外腔体上端开口连接，另一端通过软管连接蓄水池；

一控制光源、第一抽水泵、第二抽水泵工作的电路系统，该电路系统的开关均安装在外腔体的外部侧面上。

在本发明的一个实施例中，所述光源为紫外灯。

在本发明的一个实施例中，所述外腔体的厚度为0.5-3cm。

一种塔式光催化装置的催化方法，所述催化方法的步骤如下：

(1)将光源放入到内腔体内，在外腔体内放入块体催化剂，打开光源开关，以及第一抽水泵、第二抽水泵开关，第一抽水泵将污水池中的污水抽入到外腔体内，污水经过块体催化剂催化后，被第二抽水泵抽到外面的蓄水池中。

在本发明的一个实施例中，所述第一抽水泵、第二抽水泵的流速可调。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：

本发明结构简单、使用方便，且制备方法简单，成本相对较低，光催化过程容易控制，适合规模化生产；块体光催化剂来源广，制备简单，能够大批量生产，且便于回收利用，使用本装置能够利用光催化技术实现污水的规模化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1结构示意图；

图2为本发明实施例2结构示意图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

10、内腔体20、外腔体21、进水口30、光源40、块体光催化剂50、第一抽水泵60、第二抽水泵70、软管80、污水池90、蓄水池。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。