磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置的製作方法
2023-05-07 02:43:01 1
專利名稱：磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種水處理設備，具體地說是一種光催化工業廢水處理裝置。
背景技術：
廢水深度淨化回用是企業節能減排的實施手段。在我國，有機工業廢水的產生量逐年增加，僅1995年我國工業廢水(不包括鄉鎮企業)排放量就為223億噸，含C0D770萬噸、重金屬1823噸、砷1132噸、氰化物2504噸、揮發酚6366噸、石油類64341噸，其中僅123億噸廢水達標排放，其餘部分，尤其是高濃度難降解有機工業廢水對環境造成了嚴重的汙染，高濃度難降解有機工業廢水主要分布在化工、冶金、煉焦、染料等行業。難降解有機工業廢水主要包括焦化廢水、造紙廢水、印染廢水等，具有水質複雜，危害性大，COD和BOD高，可生化性差等特點，其對環境造成了巨大的危害，排放物的環境汙染問題已引起各國政府及環保部門的高度重視。國內外對於難降解有機工業廢水的處理方法主要有物理法、生物法和化學法。半導體光催化氧化處理環境汙染物是近年來興起的一種汙染治理技術。由於半導體光催化劑對很多生物難以降解的有機物表現出較強的降解能力，並可將環境中的有害物質降解為CO2和H2O,因而受到廣泛關注。在眾多的半導體催化劑中，二氧化鈦以活性高、穩定、無毒、價廉、無汙染、無腐蝕、能反覆使用被認為是最佳的綠色環保光催化劑而得到了廣泛的應用。然而，二氧化鈦也有其自身的缺陷①其禁帶較寬(銳鈦型￡8=3. 2eV，金紅石型Eg=3. 02eV)，只能用紫外光來激發；②電子和空穴易複合，所以催化效率低、顆粒小、難以分離，從而限制了其應用。因此，使用多種手段進行改性，其中包括半導體複合、染料敏化、聚合物、硫酸鹽化、貴金屬修飾、非金屬元素的摻雜及過渡金屬元素摻雜等。在廢水處理的過程中，光催化劑二氧化鈦的顆粒太小，難以從反應混合物中分離，造成顆粒光催化劑流失率大，不能有效地從處理後的廢水中回收和循環利用。
發明內容
為了克服上述問題，本發明提供了一種可循環利用、效率高、水質好的磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，包括混合水箱和光催化反應室，所述混合水箱頂部裝有攪拌機，上部設有進水管，下部設有出水管，所述出水管通過水泵與光催化反應室的進水管相連，光催化反應室為多層結構，每層光催化反應室內上部設有紫外燈光源，中間為反應空間，下部設置有鼓風曝氣管和電磁吸盤，鼓風曝氣管與設在光催化反應室外部的鼓風機相連，每層光催化反應室還設有溢水管。進一步的，所述電磁吸盤為矩形電磁吸盤，其電磁吸盤吸力強度為lOON/cm2。進一步的，所述光催化反應室兩端設有外加電場，所述外加電場由陽極、陰極和直流電源構成。
進一步的，所述陽極為石墨板電極，陰極為不鏽鋼板電極，所述直流電源電壓為
0 36V。本發明具有以下技術效果
(I)本發明採用磁載納米二氧化鈦，即磁性氧化鐵材料為核，納米二氧化鈦包覆其表面，納米磁性材料具有巨大的比表面積和良好的分離回收特點，將其作為光催化劑的載體，這樣既保留了納米光催化劑的高催化活性，又可以在反應完成後施加一個合適的外加磁場就可快速有效分離，分離後的磁載納米二氧化鈦被光催化反應室內的矩形電磁吸盤吸附，等下一批經過混合後的廢水到來後，矩形電磁吸盤斷電，矩形電磁吸盤磁性消失，被吸附的磁載納米二氧化鈦在微曝氣的作用下，又與廢水充分混合發生反應，處理完成後，矩形電磁吸盤充電，磁載納米二氧化鈦又被吸附，如此循環。本發明大幅度地減少了納米二氧化鈦的流失率，解決了固液分離難的問題，實現了資源的重複利用，減少了處理成本，達到了節約資源、保護環境的目的。 (2)光催化反應室採用多層結構，節省了佔地面積，提高了裝置的反應效率。(3)光催化反應室增設外電場，使得光生電子和空穴分離，減少光生電子和空穴的複合機率，使得具有強氧化性的空穴數量增加，增強磁載光催化劑氧化有機物的效率，同時使得磁載光催化劑和廢水混合更加充分，提高磁載光催化劑的利用率。
圖I為本發明的示意圖。圖2為本發明每層光催化反應室的內部結構圖。附圖中1 一混合水箱，2—出水管，3—攪拌機，4 一進水管，5—水泵，6—直流電源，7 —陽極，8—進水管，9一光催化反應室，10—管道，11 一溢水管，12 —陰極，13—鼓風機，14 一紫外燈光源，15—鼓風曝氣管，16—矩形電磁吸盤。
具體實施例方式下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述。如圖I所示，一種磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，包括混合水箱I和光催化反應室9。所述混合水箱頂部裝有攪拌機3，上部設有進水管4，下部設有出水管2，所述出水管2通過水泵5與光催化反應室9的進水管8相連。印染廢水經過常規物化和生化處理後進入混合水箱I，混合水箱I頂部的攪拌機3不斷旋轉，進行攪拌混合，使得廢水和磁載納米二氧化鈦光催化劑充分混合，然後經過水泵5輸送到光催化反應室9。如圖I、圖2所示，光催化反應室9為多層結構，每層光催化反應室內上部設有紫外燈光源14，紫外燈光源14發出紫外光，紫外光用來激發磁載納米二氧化鈦的活性。每層光催化反應室中間為反應空間，下部設置有鼓風曝氣管15和矩形電磁吸盤16，矩形電磁吸盤16在廢水處理後用來吸附磁載納米二氧化鈦。鼓風曝氣管15通過管道10與設在光催化反應室外部的鼓風機13相連。在廢水的處理過程中，鼓風機13啟動，鼓風曝氣管15不斷產生微曝氣，不僅能使光催化劑與廢水充分混合，而且能提高溶解氧，結合過剩的電子，抑制表面光生電子和空穴的複合，進一步提高磁載納米二氧化鈦的光催化效率。每層光催化反應室還設有溢水管11。光催化反應室9的兩端還設有一外加電場，所述外加電場由陽極7、陰極12和直流電源6構成，陽極7採用石墨板電極，陰極12採用不鏽鋼板電極，所述直流電源6電壓為0 36V。增加外電場，使得光生電子和空穴分離，減少光生電子和空穴的複合機率，使得具有強氧化性的空穴數量增加，增強光催化劑氧化有機物的效率，同時使得光催化劑和廢水充分混合，充分利用催化劑的活性。本發明的工作原理如下經過物化處理和生化處理後的廢水進入混合水箱1，與磁載納米二氧化鈦光催化劑充分混合，然後經過水泵5輸送至光催化反應室9，光催化反應室內設置鼓風曝氣管15，反應時鼓風曝氣管15產生的微曝氣將磁載納米二氧化鈦光催化劑和廢水進一步充分混合，在紫外光源14的照射下催化降解，等反應完成後，鼓氣機13停止曝氣，然後將矩形電磁吸盤16接通電源，磁載納米二氧化鈦光催化劑被矩形電磁吸盤16吸附而沉澱在矩形電磁吸盤16上，等吸附完成後，反應室出水閥門打開排水，等下一批廢 水進入反應室後，斷開矩形電磁吸盤16的電源，矩形電磁吸盤16的磁性消失，接著開動鼓風機13，下一個批次的廢水又重新開始處理。磁載納米二氧化鈦光催化劑始終在光催化反應室內循環利用。需要將磁載納米二氧化鈦光催化劑和處理完成的廢水分離時，我們接通電矩形電磁吸盤16的電源即可吸附磁載納米二氧化鈦光催化劑，徹底將磁載納米二氧化鈦光催化劑和深度處理後的廢水分離。本發明大幅度地減少了納米二氧化鈦的流失率，解決了固液分離難的問題，實現了資源的重複利用，減少了處理成本，達到了節約資源、保護環境的目的。另外，本發明採用多層結構，節省了佔地面積，提高了裝置的反應效率。以上所述，僅為本發明較佳的具體實施方式
，但本發明的保護範圍並不局限於此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明披露的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，其特徵在於它包括混合水箱和光催化反應室，所述混合水箱頂部裝有攪拌機，上部設有進水管，下部設有出水管，所述出水管通過水泵與光催化反應室的進水管相連，光催化反應室為多層結構，每層光催化反應室內上部設有紫外燈光源，中間為反應空間，下部設置有鼓風曝氣管和電磁吸盤，鼓風曝氣管與設在光催化反應室外部的鼓風機相連，每層光催化反應室還設有溢水管。
2.根據權利要求I所述的磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，其特徵在於所述電磁吸盤為矩形電磁吸盤，其電磁吸盤吸力強度為lOON/cm2。
3.根據權利要求I所述的磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，其特徵在於所述光催化反應室兩端設有外加電場，所述外加電場由陽極、陰極和直流電源構成。
4.根據權利要求3所述的磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，其特徵在於所述陽極為石墨板電極，陰極為不鏽鋼板電極，所述直流電源電壓為O 36V。
全文摘要
本發明涉及一種磁載納米二氧化鈦廢水處理和回收裝置，包括混合水箱和光催化反應室，所述混合水箱頂部裝有攪拌機，上部設有進水管，下部設有出水管，所述出水管通過水泵與光催化反應室的進水管相連，光催化反應室為多層結構，每層光催化反應室內上部設有紫外燈光源，中間為反應空間，下部設置有鼓風曝氣管和電磁吸盤，鼓風曝氣管與設在光催化反應室外部的鼓風機相連，每層光催化反應室還設有溢水管。光催化反應室兩端還設有外加電場，所述外加電場由陽極、陰極和直流電源構成。本發明採用磁載納米二氧化鈦和矩形電磁吸盤的新型結構，大幅減少了納米二氧化鈦的流失率，解決了固液分離難的問題，實現了資源的重複利用，減少了處理成本，達到了節約資源、保護環境的目的。
文檔編號C02F9/12GK102786177SQ20121024912
公開日2012年11月21日 申請日期2012年7月19日 優先權日2012年7月19日
發明者吳佐林 申請人:湖南先科環保有限公司