[发明专利]太阳光驱动的双电极流动相光催化有机废水降解装置

说明书

本发明公开了一种太阳光驱动的双电极流动相光催化有机废水降解装置，包括容器以及两个电极，两个电极各自一端分别插入至容器内部，其中一个电极为光阳极，光阳极和另一个电极（对电极）连接，容器的器壁对应于光阳极位置设为透光部分，器壁其余部分设为吸热部分。本发明利用光阳极和对电极协同工作，达到降低电子‑空穴复合几率，解决传统光催化光生电子‑空穴易复合的问题，并能够形成光热辅助和自循环流动相，达到提高催化降解效率、有效降低能耗的目的。

技术领域

本发明涉及有机废水催化降解装置领域，具体是一种太阳光驱动的双电极流动相光催化有机废水降解装置。

背景技术

现有技术对于有机废水的催化降解装置，其一般包括一个反应器主体、电催化体系和恒温水浴磁力搅拌器。反应器主体包括石英玻璃管和氙灯。电催化体系包括直流电源和阴阳电极,恒温水浴磁力搅拌器包括磁力搅拌器和水浴锅。氙灯固定于石英玻璃管正上方,光源发出的光线可均匀直射到石英玻璃管内。阴阳电极一端从石英玻璃管口顶部插入水中,另一端通过导线连接直流电源的正负极,实现电催化。工作时，待降解的有机废水和催化剂材料容纳于石英玻璃管内，石英玻璃管放置在恒温水浴磁力搅拌器水浴锅中,通过控制反应温度实现热催化，通过旋转按钮控制转速,使催化剂材料与有机废水得以充分的接触与反应,每隔特定时间从石英玻璃管中取样有机废水用紫外分光光度计测定吸光度,计算降解率。

这种结构的有机废水催化降解装置存在以下问题：

（1）现有用于降解的催化剂大多数粉体材料，不易回收再利用。

（2）催化剂静置于降解目标溶液中，活性物流动性差，限制了降解效率。

（3）现有的单一光催化方法，产生的电子和空穴都在同一个阳极表面形成催化反应，电子和空穴容易复合。

（4）光源多为氙灯，成本较高并消耗电能。

（5）现有的电催化，加热辅助催化，搅拌辅助催化降解均需要消耗电能

发明内容

本发明的目的是提供一种太阳光驱动的双电极流动相光催化有机废水降解装置，以解决现有技术有机废水催化降解装置存在的光催化光生电子-空穴易复合、催化剂材料流动性差、耗能高的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

太阳光驱动的双电极流动相光催化有机废水降解装置，包括用于容纳待降解的有机废水的容器，以及用于降解有机废水的两个电极，两个电极各自一端分别插入至容器内部并与容器内的有机废水相接触，其中一个电极为光阳极，所述光阳极和另一个电极通过导线连接，所述容器的器壁对应于所述光阳极位置设为透光部分，除透光部分外器壁其余部分设为吸热部分。

进一步的，所述容器为封闭容器，容器的上端底面设为倾斜面，两个电极分别穿过容器上端插入至容器内部，其中光阳极插入点对应的容器上端底面位置低于另一个电极插入点对应的容器上端底面位置。

进一步的，所述容器为双层真空玻璃集热管，双层真空玻璃集热管的内、外管壁对应于所述光阳极位置设为透光面形成透光部分，除透光部分外双层真空玻璃集热管至少内管壁其余部分设有吸热涂层形成吸热部分。

进一步的，所述双层真空玻璃集热管上端设为管口，管口中堵入有管塞使双层真空玻璃集热管封闭。

进一步的，所述管塞采用聚四氟乙烯材料。

进一步的，所述光阳极包括FTO导电玻璃、附着形成于FTO导电玻璃表面的TiO₂纳米棒阵列、附着形成于TiO₂纳米棒阵列表面的Bi₂MoO₆层。

进一步的，两个电极中除光阳极外的另一个电极为Pt或FTO导电玻璃电极。

进一步的，所述光阳极与另一个电极之间串联有电流表，根据电流表数值实时监控降解过程和程度。