[发明专利]一种基于LED灯的光电协同光催化污水处理设备及其制备方法

说明书

本申请涉及污水净化领域，具体讲，涉及一种基于LED灯的光电协同光催化污水处理设备及其制备方法。本申请的一种污水处理设备，其特征在于，包括可见光源、与可见光源配合使用的光催化组件以及电催化组件，光催化组件包括透明基材、氧化锡铟导电层和光触媒层，电催化组件包括正极、负极和内置电源，正极与所述氧化锡铟导电层连接；光触媒层为可见光触发的二氧化钛光触媒。本申请将光催化组件和电催化组件有机结合，通过将在光催化组件中的光触媒层下设置导电层，使其与电催化组件连接成为一个整体，大大提高了催化效率。

技术领域

本申请涉及污水净化领域，具体讲，涉及一种基于LED灯的光电协同光催化污水处理设备及其制备方法。

背景技术

近年来，光催化技术处理水中污染物技术的开发已经成为环境科学领域的热点，但目前的研究及应用大多采用半导体粉末悬浮体系；存在半导体催化剂易失活、易凝聚的缺点，对半导体粉体的回收要经过过滤、离心、共聚和沉降等工序进行分离，二次活化难度较高，处理步骤复杂，费用高，并需复杂的搅拌装置维持悬浮，不利于工业化和实用化。目前有希望实现产业化的光催化污水处理系统为使用玻璃、陶瓷、硅胶、金属(如钛、镍、不锈钢)为载体，将光触媒进行负载，外加光源系统，但这种方法的致命缺陷是光催化分解污染物的效率受污水的透明度控制，结构复杂，不利于大工业化；同时污水的成分，特别是金属离子的种类及浓度，对催化剂的效率也产生直接的影响；另外由于污水中溶解氧的浓度较小，也影响的光催化反应的反应速度。

鉴于此，特提出本申请。

发明内容

本申请的首要发明目的在于提出一种污水处理设备。

本申请的第二发明目的在于提出该污水处理设备的制备方法。

本申请的第三发明目的在于提出采用该污水处理设备进行光电协同催化污水处理方法。

为了完成本申请的目的，采用的技术方案为：

本申请涉及一种污水处理设备，其特征在于，包括可见光源、与所述可见光源配合使用的光催化组件以及电催化组件，所述光催化组件包括透明基材、氧化锡铟导电层和光触媒层，所述电催化组件包括正极、负极和内置电源，所述正极与所述氧化锡铟导电层连接；所述光触媒层为可见光触发的二氧化钛光触媒，所述可见光触发的二氧化钛光触媒选自掺杂型光触媒、缺氧型光触媒。

优选的，所述掺杂型光触媒所掺杂元素或物质选自非金属元素、金属、氧化物、硫化物中的至少一种，所述非金属元素选自氮、碳、硼、硅中的至少一种，优选氮；所述金属元素选自金、银、钯、铂中的至少一种，优选银；所述氧化物选自三氧化二铁、三氧化钨、二氧化镧、二氧化镨、二氧化钕、二氧化铈中的至少一种，优选三氧化钨、二氧化铈中的至少一种；所述硫化物选自硫化镉。

优选的，所述可见光触发的二氧化钛光触媒选自氮掺杂型二氧化钛、三氧化钨/二氧化铈掺杂型二氧化钛光触媒。

优选的，所述氧化锡铟导电层的厚度为150～300μm，优选200～220μm。

优选的，所述光触媒层的厚度为200～400μm，优选250～350μm。

优选的，所述可见光源为LED灯，所述可见光源通过外加电源供电。

优选的，所述负极为石墨负极。

本申请还涉及该污水处理设备的制备方法，所述光催化组件的制备方法至少包括以下步骤：

1、将粒径为10～100nm氧化锡铟制备成质量百分比浓度为5～30％的溶胶，优选为12％～15％；在40～60℃的条件下喷涂于所述透明基材表面，在30～120min内将温度升至250～280℃并保持30～40min进行固化，即得所述氧化锡铟导电层；

2、将所述电催化组件的正极与所述氧化锡铟层焊接；