[发明专利]一种全天候可见光光催化废水降解装置及方法

权利要求书

1.一种利用全天候可见光光催化废水降解装置降解废水的方法，其特征在于，所述装置包括支架（5）：包括上表面；太阳能电池板（1）：包括两部分，分别设置在支架（5）上表面的两端；氙灯光源（2）：为多个，均呈直管状，均匀的分布于支架（5）上表面、两部分太阳能电池板（1）之间；盘管（3）：数量与氙灯光源（2）数量相同，为透明管，且呈螺旋状缠绕在氙灯光源（2）外周，多个盘管（3）之间通过PVC直管（4）相连，多个盘管（3）一端为进水口，一端为出水口；光催化剂，所述光催化剂为负载型可见光响应共掺杂TiO₂催化剂，其中的负载物为凹凸棒土，硅藻土；溶气泵：用于产生溶气水，溶气水有以下效果，使光催化剂与气泡结合，产生气浮效果； 蓄水槽（6）：与盘管（3）的出水口相连，用于蓄水以及回收光催化剂；

方法包括如下步骤：

步骤（1）：合成负载型TiO₂催化剂，其中的负载物为凹凸棒土，硅藻土；

步骤（2）：将步骤（1）合成的催化剂和废水从盘管（3）进水口泵入盘管（3），经过太阳光或氙灯光源（2）的光照，盘管（3）内的废水被降解，并流入蓄水槽（6）；

步骤（3）：在蓄水槽（6）中取样，进行降解率计算；

步骤（4）：开启溶气泵，将溶气泵产生的溶气水和蓄水槽（6）中含催化剂的已降解废水，从进水口再次泵入盘管（3），催化剂与气泡结合，产生气浮效果，水体进入蓄水槽（6）后，清水从蓄水槽（6）下方流出，而催化剂被气浮至水槽表面，实现催化剂的回收。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）合成负载于凹凸棒土的TiO₂催化剂的制备方法如下：

步骤（1-1）：称取氯化铁溶于无水乙醇中，使用超声仪使氯化铁溶解并分散均匀，溶液澄清，得到氯化铁醇溶液；

步骤（1-2）：量取钛酸四丁酯和无水乙醇到另一个烧杯中，得到钛酸四丁酯醇溶液；

步骤（1-3）：量取正硅酸乙酯和无水乙醇到第三个烧杯中，得到正硅酸乙酯醇溶液；

步骤（1-4）：将氯化铁醇溶液和正硅酸乙酯醇溶液边搅拌边滴加到钛酸四丁酯醇溶液中，将混合醇溶液搅拌均匀，然后在搅拌情况下向混合醇溶液中缓慢滴加18.50 mL含有冰醋酸的蒸馏水，得到混合溶液；

步骤（1-5）：滴加完毕后，将混合溶液与活化后的凹凸棒土共同转移到反应釜中，将反应釜放入干燥箱中，在50-100 ℃下，反应10-15 h；

步骤（1-6）：将所得产物用去离子水和无水乙醇清洗，直到溶液中无氯离子，将清洗过后的产物放于瓷坩埚中，放于马弗炉中煅烧，以1-3℃/min的升温速度加热到450-500℃，并在450-500℃下保持3-5h，最后将煅烧过得产物研磨充分，得到负载于凹凸棒土的铁硅共掺杂的TiO₂催化剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（3）降解率计算利用紫外光谱检测，通过降解率Dr计算公式：

Dr=(C₀-C) /C₀ *100%

其中C0、C为甲硝唑废水原液与降解后取样液的浓度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述支架（5）的横截面为直角三角形，所述上表面为直角对应的边。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盘管的进水口位于支架（5）下端，所述出水口位于支架（5）上端。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述盘管（3）为PVC材质，所述氙灯光源（2）为石英管或玻璃管，所述支架（5）为不锈钢。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述装置多台串联使用。