[发明专利]磁凝聚光催化反应器及光催化废水处理设备与方法

说明书

本方提供了磁凝聚光催化反应器及光催化废水处理设备与方法。所述磁凝聚光催化反应器通过磁源体将磁性光催化剂或磁性载体形成磁凝聚结构，增大光催化剂接受光的比表面积，且在使用中不需对光催化剂进行分离。所述光催化废水处理设备包括上述磁凝聚光催化反应器，以及废水槽、输送泵、混合器、支承台和支架。所述光催化废水处理方法使用上述光催化废水处理设备，废水槽中的废水在搅拌下由废水槽经管件进入磁凝聚光催化反应器进行处理后再回到废水槽，废水槽中的废水按上述方式循环流动，直至待处理废水达到排放要求。

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及磁凝聚光催化反应器及光催化废水处理设备与利用光催化处理废水的方法。

背景技术

反应的进行离不开反应器，光催化反应也不例外。现有技术中，光催化反应器主要有悬浮式光催化反应器、填充式光催化反应器和涂膜式光催化反应器。

悬浮式光催化反应器包括筒状容器、光催化剂、鼓气装置或者搅拌装置、光催化剂分离装置，若用于废水处理，是将颗粒状光催化剂装入筒状容器中，通过鼓气或者搅拌等方法使光催化剂分散在被处理废水中，在光源的照射下光催化降解污染物，反应结束后通过分离装置分离光催化剂，并放出处理过的废水(见CN 201962095U、CN103408100A)。此类光催化反应器的光催化反应效果虽然较好，但结构较为复杂、制造成本较高，且每次反应后需要对光催化剂进行分离，废水的处理不能连续运行。

填充式光催化反应器主要由容器、填充在容器内的光催化剂颗粒或涂有光催化剂的载体颗粒组成，其结构虽然简单，反应后不需对光催化剂进行分离，但由于光催化剂颗粒或涂有光催化剂的载体颗粒单位体积的表面积较低且透光性不理想，因而阻碍了传质的进行，光催化反应效果差。涂膜式光催化反应器主要由容器、光源和光催化剂组成，所述催化剂涂抹在容器内壁和光源表面，此类光催化反应器仍然存在光催化反应效果差的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供磁凝聚光催化反应器，以便在保证光催化反应效果的前提下，进一步简化结构，在使用中不需对光催化剂进行分离。

本发明的再一目的是提供光催化废水处理设备与光催化废水处理方法，以实现废水处理的连续运行。

本发明所述磁凝聚光催化反应器，有以下两种基本结构，但它们属于一个总的发明构思，即通过磁源体将磁性光催化剂或磁性载体形成磁凝聚结构，增大光催化剂接受光的比表面积，且在使用中不需对光催化剂进行分离。

本发明所述第一种结构的磁凝聚光催化反应器，由反应床、磁源体、粉状磁性光催化剂和用于照射磁性光催化剂的光源组成，所述磁源体设置在反应床外壁，所述磁性光催化剂装放在反应床内，在磁源体作用下形成磁凝聚结构。

本发明所述第二种结构的磁凝聚光催化反应器，由反应床、磁源体、粉状磁性光催化剂、颗粒状磁性载体或粉状磁性载体及用于照射磁性光催化剂的光源组成，所述磁性载体装放在反应床内，在磁源体作用下形成磁凝聚结构，所述磁性光催化剂分布在磁性载体形成的磁凝聚结构上与所述磁凝聚结构吸附结合成一体。

上述磁凝聚光催化反应器，所述粉状磁性光催化剂由光催化剂和磁核组成，粒径为微米级或纳米级，光催化剂的质量分数为30～80％，磁核的质量分数为20～70％，光催化剂为Ag₂O、TiO₂、ZrO₂、CdS、C₃N₄或KBiO₃，磁核为CoFe₂O₄、NiFe₂O₄、ZnFe₂O₄、γ-Fe₂O₃或Fe₃O₄；所述磁源体(1-2)为永磁体或电磁铁；所述光源为自然光或LED可见光；所述反应床由非磁性材料制作或磁性材料制作。