[发明专利]一种光伏电催化有机废水处理反应器及其阳极制备方法

说明书

本发明公开了一种光伏电催化有机废水处理反应器及其阳极制备方法，所述反应器由多个反应单元串联而成，其中，每个反应单元均包括外壳、阴极、反应区、阳极、直流电源，所述外壳、阴极和阳极均为中空的管状结构，阳极设置在外壳内壁，阴极设置在阳极内部的中间，阴极和阳极之间、以及阳极和外壳间均形成反应区，反应区内设置搅拌器，阴极和阳极分别通过导线与外部的直流电源连接。所述阳极为PdAg‑掺C的TiO₂纳米管/Ti阳极，采用此种阳极可以提高有机废水的处理效率。TiO₂纳米管掺C和PdAg合金的协同作用，电催化性能提高，不用紫外灯照射，简化了废水处理装置。

技术领域

本发明涉及有机废水处理装置技术领域，具体涉及一种光伏电催化有机废水处理反应器及其阳极制备方法。

背景技术

众所周知，工业废水是指工业生产过程中产生的废水、污水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物和产品以及生产过程中产生的污染物。工业废水分类通常有三种，a.根据污染物的化学性质来分，b.根据企业的产品和对象分类，c.根据污染物的主要成分分类，不同的工业废水处理其方法和装置不同。

废水处理手段常用的包括物化处理、化学处理及生物处理技术。化学处理技术是应用化学原理和化学作用通过焚烧法、氧化法、臭氧氧化法、电化学氧化法将废水中的污染物成分转化为无害，使废水得到净化，化学处理技术主要分为两大类，一类是在常温常压下利用氧化剂将废水中的有机物氧化成二氧化碳和水，另一类是在高温高压下分解高浓度废水中有机物，包括超临界水氧化和湿式氧化工艺，所用的氧化剂通常为氧气或过氧化氢，一般采用催化剂降低反应，加快反应速率。化学氧化法反应速度快，但成本高，难以将难降解的有机物一步氧化到无机物质，而且对中间产物的控制较少。纵观所有水处理技术的方方面面，要适应新形势下严峻的环境现状必须对原有的生产工艺和水处技术进行改造和创新。

电化学水处理技术具有其他水处理技术无法比拟的优越性，如：不需要外加药剂，不要求特别的光源，反应条件温和，操作简单，占地面积小，时间短，效率高。随着工业技术的发展各行各业都有高浓度难降解废水的产生，此类废水已影响到企业的可持续发展。现有的反应器一般存在反应速度慢的问题。

半导体光催化、光电催化处理有机废水是近年来研究较多的一种新技术。TiO₂由于价格低廉、来源丰富、性质稳定、催化活性高而备受关注。但是需紫外光照射才具有催化作用，半导体复合、掺杂金属、非金属、离子等能提高催化活性和应用范围，但实际应用中大多需固定在高比表面的载体上，以吸附为主，且电催化时仍需紫外光照射，影响其使用效率，结构比较复杂，有机废水处理成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光伏电催化有机废水处理反应器，用以解决现有现有反应器反应速度慢、效率低的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种光伏电催化有机废水处理反应器，所述反应器由多个反应单元串联而成，其中，每个反应单元均包括外壳、阴极、反应区、阳极、直流电源，所述外壳、阴极和阳极均为中空的管状结构，阳极设置在外壳内壁，阴极设置在外壳内部的中间，阴极和阳极之间、以及阳极与外壳之间均形成反应区，阴极和阳极分别通过导线与外部的直流电源连接。

进一步地，所述反应器还包括设置在反应区内的搅拌器，搅拌器与设置在外壳外部的搅拌调速器连接，调节转速。

其中，优选地，所述外壳为可使阳光或可见光透过的透明的聚乙烯管或者玻璃管。

所述阴极材质为不锈钢、铁、镍、铜等金属材料或石墨等非金属导电材料。

所述直流电源可以选择普通的外接电源，优选地，选择太阳能电池板。在有阳光照射时以太阳能电池为电源，在无阳光的条件也可以外接电源，使用方便。

优选地，所述阳极具有双层阳极催化层结构，也就是阳极的内表面和外表面均能反应，加大反应面积。