[发明专利]一种磁性回收催化剂的光催化水处理装置及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于光催化污水处理技术领域，具体涉及一种磁性回收催化剂的光催化水处理装置及其控制方法。

背景技术

世界现代化工业飞速发展，排放难降解、持久性有机污染物日益严重。这些有机污染物广泛地存在于水、土壤和大气环境中，只有少部分能在自然界中自行降解，其中大部分有机物在一般处理工艺中难以降解，即便能降解也大多存在着不同程度的耗资大、处理速度慢，净化不彻底，容易造成二次污染等问题。因此，协调环境保护、可持续发展和探索更加经济、有效、便于推广应用的新处理技术，已经成为人们的共识。

解决上述难题的一种重要途径是光催化氧化技术。光催化反应在化工、能源及环境空气净化、精细陶瓷、净水处理、杀菌消毒、除臭净化、能源电池及气敏传感器元件等领域，并具有广泛和潜在的应用前景。

在水体处理问题中，其中一个难题在于处理危害大、自然难降解的有机污染物，由于此类污染物排在环境中危害大，持续时间长，所以科研学者一直寻求新的材料来解决这个问题。光催化氧化方法作为高级技术的一种，原理在于利用光生成强氧化剂将有机污染物彻底氧化为相应小分子。光催化剂优点十分明显。性能稳定，无毒性，活性高；但是由于其粒径过小，不易回收，在使用中易团聚，导致活性降低，回收不利甚至还会造成二次污染。

近年来，针对如何实现磁性催化剂快速有效分离这一问题，众多研究者开展了大量的研究实验，发明了许多处理废水的光催化工艺和方法，但还存在很多缺陷。目前广泛使用的光催化反应器中，缺乏针对于磁性催化剂的专用反应器，通常需要外加磁铁来实现催化剂的分离回收，且分离效率不够理想，给操作带来不便。

随着光催化技术的不断发展，及其工艺和方法的不断发明与改进，研究一个能实现磁性可分离的光催化反应器及其控制方法具有重要的现实意义。

传统的光催化反应器，虽然在一定程度上提高了光催化反应的效率，达到了光催化氧化技术较为高效的目的，然而，其效率、节能、操作、反应条件、污染状况等还是与实际大规模的生产应用的需求存在一定的差距。尤其是在如何实现催化剂和处理液的有效分离上，仍然存在着催化剂无法或是较难分离出的问题，急需技术上的改进。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种磁性回收催化剂的光催化水处理装置及其控制方法，以外加电磁场的形式将磁性引入光催化反应器，进而实现磁性催化剂催化效果的充分发挥及其和处理液更加快速高效的分离。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种磁性回收催化剂的光催化水处理装置，包括箱体和上盖，其特征在于：箱体的内部由透明挡板分隔成反应腔和光源腔，光源腔的内部设有光源，该光源通过光源控制开关与电源电性连接，与反应腔相对的上盖上设有加料口，反应腔的下部分别设有进液口和出液口，进液口和出液口上分别连接有进液管和出液管，反应腔的底部设有曝气装置，该曝气装置依次通过气体流量计和缓冲瓶与空压机连接，空压机通过空压机控制开关与电源电性连接，箱体的外侧沿轴向分布有多个环绕于箱体的螺线管，该螺线管上分别缠绕有线圈，线圈并联后通过线圈控制开关与电源电性连接，箱体的外侧涂有聚乙烯涂层。

本发明所述的磁性回收催化剂的光催化水处理装置的控制方法，其特征在于具体步骤为：（1）将磁性光催化剂从加料口加入箱体的反应腔中，污水通过反应腔下方的进液口注入反应腔，同时通过空压机控制开关打开空压机开始曝气，气体由加料口排出，然后通过光源控制开关打开光源，开始对污水进行光催化降解；（2）光催化反应结束后，通过线圈控制开关导通线圈，线圈产生磁场将磁性光催化剂吸附到反应腔内壁上，然后将处理后的污水从反应腔下部的出液口排出，完成一个循环过程。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：1、通过控制线圈控制开关的开合实现磁性光催化剂的快速分离和回收；2、设备构造和控制原理简单，操作简便且设计成本低廉；3、保持处理效率的同时，减少催化剂的流失，简化实验过程，推动了光催化技术的工业化应用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1、光源，2、透明挡板，3、加料口，4、箱体，5、进液口，6、出液口，7、曝气装置，8、气体流量计，9、缓冲瓶，10、空压机，11、线圈，12、聚乙烯涂层，13、上盖。

具体实施方式