[发明专利]一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统和处理水的方法

权利要求书

1.一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：包括储液槽、降解槽；所述储液槽的出水口设置有颗粒过滤板，并通过循环管道连接至降解槽，所述降解槽包括电化学降解模块，超声波发生模块，光催化降解模块，气体控制模块；

其中电化学降解模块由若干个处理单元组成，任意一个处理单元包括阳极和阴极，所述阳极为空心多孔圆筒状或空心多孔圆柱状，所述超声波发生模块包含内置于阳极空心处的超声发射头；所述光催化降解模块包括分散于阳极和阴极之间的光催化剂；所述气体控制模块包含气体注入单元用于向降解槽注入臭氧；

所述阳极为硼掺杂金刚石电极，所述硼掺杂金刚石电极的润湿角θ40°；所述硼掺杂金刚石电极的电极工作层为梯度硼掺杂金刚石层；所述梯度硼掺杂金刚石层，由下至上，依次包括硼含量梯度增加的梯度硼掺杂金刚石底层、梯度硼掺杂金刚石中层、梯度硼掺杂金刚石顶层；

所述梯度硼掺杂金刚石底层中，按原子比计，B/C为3333~33333ppm；所述梯度硼掺杂金刚石中层中，按原子比计，B/C为10000~33333ppm；所述梯度硼掺杂金刚石顶层中，按原子比计，B/C为16666~50000ppm，

所述梯度硼掺杂金刚石层的厚度为5μm ~2mm；所述梯度硼掺杂金刚石中层的厚度占梯度硼掺杂金刚石层厚度的50%~90%；所述梯度硼掺杂金刚石顶层的厚度占梯度硼掺杂金刚石层厚度≤40%。

2.根据权利要求1所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：所述颗粒过滤板选自石英砂过滤板，PP棉过滤板，孔隙率大于35PPI的微孔泡沫陶瓷板中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：所述阳极和阴极由中心同轴但互不接触的圆柱状电极与圆筒状电极配合组成，或者由两组不同直径的同轴圆筒状电极阵列配合组成，所述阳极和阴极通过导线与可线性调控直流稳压电源连接；所述阴极选自不锈钢电极、石墨电极中的一种。

4.根据权利要求1所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：所述光催化剂选自TiO₂复合光催化剂、ZnO复合光催化剂、ZrO₂复合光催化剂、g-C₃N₄光催化剂中的至少一种；所述光催化剂大小为0.01-10 μm。

5.根据权利要求1所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：所述水处理系统还包含水温控模块，所述水温控模块用于控制降解槽中的水温度为5~90℃。

6.根据权利要求1所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：所述水处理系统还包含pH调节模块；所述pH调节模块用于将降解槽中的水pH维持于3-6。

7.根据权利要求1所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统，其特征在于：所述水处理系统还包含水质在线检测模块、水流量控制模块；所述水质在线检测模块、水流量控制模块均设置于降解槽的出口。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的一种超声臭氧耦合光电催化水处理系统处理水的方法，其特征在于：包括如下步骤：待处理水进入储液槽，经储液槽中的颗粒过滤板过滤，经过滤后的水经循环管道进入降解槽，通过水温控模块控制降解槽中的水温度为5~90℃；通过pH调节模块将降解槽中的水pH维持于3-6；然后在电化学降解模块的电化学催化、光催化降解模块中的光催化剂光催化、超声波发生模块提供超声、气体注入单元用于注入臭氧的共同作用处理后，降解后的水经水质在线检测模块检测后达标外排，或再次返回储液槽进行下一个循环处理。