[发明专利]一种光催化降解染料废水的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化降解染料废水的装置及方法，属于污水处理设备领域。

背景技术

随着我国印染、皮革、纺织工业的发展，富含染料的有机废水排放量日益剧增。由于废水中的染料难降解，且具有致癌致畸的作用，对环境和人体造成严重的污染与破坏。染料分子如亚甲基蓝(MB)、孔雀石绿(MG)等结构复杂，具有极强的稳定性，很难从废水中分离降解，因此，选用高效稳定且成本低廉的处理方法去除水体中的染料分子意义重大。

1972年，日本科学家Honda和Fujishima在《Nature》杂志上发表有关n型半导体TiO2单晶电极上光催化全分解水制氢气和氧气的论文，该发现在科学界掀起光催化研究的热潮。1976年，John.H.Carey接着报道了TiO₂对多氯联苯的光催化氧化，这是首次将光催化技术应用于污染物处理工作，提供了有机物氧化的一条新思路。相比于传统的物理法、化学法和生物法等水污染治理手段，光催化法具有工艺简单，能耗低，操作条件容易控制，污染物降解效率高等特点，被认为是一种具有良好发展前景的环保新技术。

光催化反应大多在悬浮体系中进行，导致光催化剂尤其是纳米光催化剂的回收利用比较困难，传统的分离方法如离心、过滤等过程冗长且花费较高，这也给普通光催化剂的实际应用和工业化带来不便。为克服传统光催化反应体系中的缺陷，需提供一种新的废水降解途径，缩短反应周期，并降低成本。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种光催化降解染料废水的装置。

本发明的第二个目的是提供一种光催化降解染料废水的方法。

本发明的技术方案概述如下：

一种光催化降解染料废水的装置，包括反应器1，反应器内设置有搅拌装置9；顶壁上设置有染料废水进、取样口4，反应器的侧壁下部设置有出水口5；在反应器的中部顶壁下表面设置有中空管8，在中空管内设置有光源7；在反应器外部设置有冷却夹套6，冷却夹套6上设置有冷却水进水口2和冷却水出水口3，反应器顶壁上设置有喷气管10，喷气管的下部设置有小孔11，在反应器冷却夹套的外表面设置有通电螺线管12，在反应器的外部设置有暗箱13，在暗箱的内表面设置有铝箔。

光源选用紫外灯，也可以选用卤钨灯或氙灯。

一种光催化降解染料废水的方法，包括如下步骤：

(1)使用上述光催化降解染料废水的装置；

(2)按15-20mg:50ml的比例，将磁性光催化剂及染料废水从染料废水进、取样口4注入反应器1中，打开搅拌装置9，搅拌50～70min，向冷却夹套6中通入冷却水，使反应器内液体的温度保持在25～30℃，启动光源7，打开喷气管10，以20-50cm³/s的速度，通入空气使通入空气的体积为染料废水体积的1/9-1/10，关闭喷气管，再反应20-30min，给通电螺线管12通电，产生强磁，分离出磁性光催化剂，光催化降解后的水从出水口5排出；

(3)停止给通电螺线管12通电，磁性光催化剂从反应器内壁上脱离；

(4)用0mg:50ml的比例替代步骤(2)的15-20mg:50ml的比例，其它同步骤(2)；

(5)重复步骤(3)；

(6)重复步骤(4)和(5)1-3次。

本发明装置操作简单，可控性强。磁性催化剂可以重复利用，本发明的方法能大大提高染料的光催化降解效率。本发明的方法操作简便，降解效率高且极大地降低了光催化剂的使用成本。

附图说明

图1为本发明的一种光催化降解染料废水的装置示意图。

图2为实施例1及其对照组使用磁性光催化剂降解率。

图3为实施例2及其对照组使用磁性光催化剂降解率。

图4为实施例3及其对照组使用磁性光催化剂降解率。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明。

一种光催化降解染料废水的装置(见图1)，包括反应器1，反应器内设置有搅拌装置9；顶壁上设置有染料废水进、取样口4，反应器的侧壁下部设置有出水口5；在反应器的中部顶壁下表面设置有中空管8，在中空管内设置有光源7；在反应器外部设置有冷却夹套6，冷却夹套6上设置有冷却水进水口2和冷却水出水口3，反应器顶壁上设置有喷气管10，喷气管的下部设置有小孔11，在反应器冷却夹套的外表面设置有通电螺线管12，在反应器的外部设置有暗箱13，在暗箱的内表面设置有铝箔。

光源选用紫外灯。

也可以选用卤钨灯或氙灯。

实施例1