一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，包括空气泵、反应容器、固定槽、外罩、紫外线灯、曝气装置、正电极、负电极、电极板支架、稳压直流电源，其中电极板支架的反应容器放置于固定槽上，外罩罩与固定槽上方，紫外线灯设置于反应容器的上方，曝气装置和空气泵均与反应容器相连通，正电极和负电极相对设置于反应容器的内部，稳压直流电源为空气泵、曝气装置、正电极和负电极供电。本实用新型引入紫外射线，选择酚类物质中具有代表性的对硝基苯酚作为目标物质，通过采取光电催化技术，对其进行降解，最终达到彻底去除有机物目的，本装置氧化速度快、氧化彻底，能够很好的降低废水中的对硝基苯胺，减少对人体的危害。
【专利说明】一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电路设计领域，具体涉及一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置。
【背景技术】
[0002]随着中国人口的增长和工业发展，需要消耗越来越多的化工与医药材料，对酚类化合物作为基础化工原料，被广泛用来制备电绝缘材料酚醛树脂和双酚A。双酚A被用来作为纸张的稳定剂，硝基取代的酚类化合物被广泛用做染料和药物的中间体。酚类化合物中的羟基与水分子形成很弱的氢键，使得酚类化合物在水中有一定的饱和溶解度，在生产酚类化合物过程中，不可避免产生含酚的废水，由于废水中酚类化合物的浓度很低，回收价值很小，同时酚类化合物的毒性很大，地表水排放标准中，水中允许排放的浓度为0.02mg/L ;同时酚类化合物对水生动物的的毒性大，酚类化合物一旦被摄入动物体内，很容易伤害动物的肝脏、肾脏和造血系统。采用通常的生物法难以处理该类废水。
[0003]目前，处理酚类化合物废水处理方法有三种，吸附法、萃取法和电化学方法，吸附法存在处理成本高、吸附出水难以达标排放；萃取法仅仅适合于高浓度酚类废水前处理，萃取后萃余相，还有低浓度酚类化合物存在，仍然不能达标排放；而目前许多学者从电化学方向去解决低浓度含酚废水处理研究，有的采用分顿法，有的在二氧化钛负载含硫元素，在可见光区域降解酚类化合物，上述两种方法存在氧化速度慢、氧化过程不彻底，不能很好降低残余液的化学需氧量与总有机碳的量。
实用新型内容
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，采用光催化反应的催化剂，并用此制备复合电极，用复合电极作为正极，接入直流电场，通过向待处理溶液中充入氧气，保证溶液中有足够量的氧气，引入紫外射线，选择酚类物质中具有代表性的对硝基苯酚作为目标物质，通过采取光电催化技术，对其进行降解，最终达到彻底去除有机物目的，本装置氧化速度快、氧化彻底，能够很好的降低废水中的对硝基苯胺，减少对人体的危害。
[0005]本实用新型为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0006]一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，包括空气泵、反应容器、固定槽、外罩、紫外线灯、曝气装置、正电极、负电极、电极板支架、稳压直流电源，其中电极板支架的反应容器放置于固定槽上，外罩罩与固定槽上方，紫外线灯设置于反应容器的上方，曝气装置和空气泵均与反应容器相连通，正电极和负电极相对设置于反应容器的内部，稳压直流电源为空气泵、曝气装置、正电极和负电极供电。
[0007]作为本实用新型的进一步优化方案，所述反应容器的材料为石英材料。
[0008]作为本实用新型的进一步优化方案，所述正电极采用催化剂负载复合电极。
[0009]作为本实用新型的进一步优化方案，所述负电极采用不锈钢网电极。
[0010]作为本实用新型的进一步优化方案，所述稳压直流电源采用硅整流稳压直流电源。
[0011]作为本实用新型的进一步优化方案，还包括紫外线照度计。
[0012]作为本实用新型的进一步优化方案，所述紫外线灯与正电极的距离为8-lOcm。
[0013]作为本实用新型的进一步优化方案，还包括电极板支架和固定夹，电极板支架为两个，电极板支架竖直放置，电极板支架的中轴线开有一条缝隙，固定夹通过缝隙将正电极和负电极水平平行的固定于电极板支架上。
[0014]作为本实用新型的进一步优化方案，所述的曝气装置为微孔曝气扩散管。
[0015]本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:
[0016]本实用新型采用光催化反应的催化剂，并用此制备复合电极，用复合电极作为正极，接入直流电场，通过向待处理溶液中充入氧气，保证溶液中有足够量的氧气，引入紫外射线，选择酚类物质中具有代表性的对硝基苯酚作为目标物质，通过采取光电催化技术，对其进行降解，最终达到彻底去除有机物目的，本装置氧化速度快、氧化彻底，能够很好的降低废水中的对硝基苯胺，减少对人体的危害。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]图1是本实用新型的电路图；
[0018]1、反应容器，2、固定槽，3、外罩，4、紫外线灯、5、盖板，6、曝气装置，7、空气泵，8、电极板支架；
[0019]图2是反应溶液中的化学物质含量的红外图谱比照图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明:
[0021]本实用新型公开一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，如图1所示，包括空气泵、反应容器、固定槽、外罩、紫外线灯、曝气装置、正电极、负电极、电极板支架、稳压直流电源，其中电极板支架的反应容器放置于固定槽上，外罩罩与固定槽上方，紫外线灯设置于反应容器的上方，曝气装置和空气泵均与反应容器相连通，正电极和负电极相对设置于反应容器的内部，稳压直流电源为空气泵、曝气装置、正电极和负电极供电。
[0022]稳压直流电源的电压可调，进行反应时，将稳压直流电源的电压维持在24V，在进行反应时，需要调节紫外线灯与正电极的距离，保持在8cm-10cm，同时通过紫外线照度计测量紫外线的强度，当紫外线强度大于1000 μ W/cm2时，在进行通电降解，同时使用流量计测定溶液中的溶解氧的浓度，通过调节空气泵泵入的空气流量，使溶液中的溶解氧浓度大于8mg/L，在降解的过程中，每隔一段时间，检测反应溶液中的对硝基苯胺含量、COD数值、TOC数值。
[0023]作为本实用新型的进一步优化方案，所述反应容器的材料为石英材料。
[0024]作为本实用新型的进一步优化方案，所述正电极采用催化剂负载复合电极。
[0025]作为本实用新型的进一步优化方案，所述负电极采用不锈钢网电极。
[0026]作为本实用新型的进一步优化方案，所述稳压直流电源采用硅整流稳压直流电源。
[0027]作为本实用新型的进一步优化方案，还包括紫外线照度计。
[0028]作为本实用新型的进一步优化方案，所述紫外线灯与正电极的距离为8-lOcm。
[0029]作为本实用新型的进一步优化方案，还包括电极板支架和固定夹，电极板支架为两个，电极板支架竖直放置，电极板支架的中轴线开有一条缝隙，固定夹通过缝隙将正电极和负电极水平平行的固定于电极板支架上，正电极和负电极之间保持一定的距离。
[0030]使用本装置，当反应溶液中对硝基苯胺的浓度小于100mg/L时，可对对硝基苯胺彻底降解，采用本工艺处理浓度小于100mg/L对硝基苯胺废水，通过调节参数，可以使得在对硝基苯胺降解结束后，与光催化反应前相比较，芳香族环的开环比率大于99%，同时溶液中COD去除率大于90%，TOC去除率大于88%，处理后的水质达到地表水三级排放标准和回用水标准。
[0031]经过该工艺深度处理后的水质指标如下:对硝基苯胺浓度0.01mg/L、COD浓度小于 20mg/L、TOC 浓度小于 10mg/L。
[0032]降解过程中数据分析表明，芳香族环开环比率与溶液中COD和TOC去除率基本一致，表明催化反应中产生的羟基，进攻苯环效率很高，苯环一旦开裂，就是彻底开裂，导致TOC的去除率与苯环开环率基本一致。
[0033]降解结束后，过滤得到降解产物，干燥后进行红外光谱与元素分析检测，反应溶液中的化学物质含量的红外图谱比照图如图2所示；检测结果表明:降解产物中没有芳香烃类物质，降解产物为无机物。
[0034]本实用新型可以防止含有对硝基苯胺废水对水环境的污染；可以为企业彻底解决对硝基苯胺废水处理难题。
[0035]上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
【权利要求】
1.一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:包括空气泵、反应容器、固定槽、外罩、紫外线灯、曝气装置、正电极、负电极、电极板支架、稳压直流电源，其中电极板支架的反应容器放置于固定槽上，外罩罩与固定槽上方，紫外线灯设置于反应容器的上方，曝气装置和空气泵均与反应容器相连通，正电极和负电极相对设置于反应容器的内部，稳压直流电源为空气泵、曝气装置、正电极和负电极供电。
2.如权利要求1所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:所述反应容器的材料为石英材料。
3.如权利要求1或2所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:所述正电极采用催化剂负载复合电极。
4.如权利要求3所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:所述负电极采用不锈钢网电极。
5.如权利要求4所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:所述稳压直流电源采用硅整流稳压直流电源。
6.如权利要求5所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:还包括紫外线照度计。
7.如权利要求6所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:所述紫外线灯与正电极的距离为8-lOcm。
8.如权利要求7所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:还包括电极板支架和固定夹，电极板支架为两个，电极板支架竖直放置，电极板支架的中轴线开有一条缝隙，固定夹通过缝隙将正电极和负电极水平平行的固定于电极板支架上。
9.如权利要求8所述的一种光电协同复合电极催化降解对硝基苯胺的装置，其特征在于:所述的曝气装置为微孔曝气扩散管。
【文档编号】C02F101/38GK204138398SQ201420516909
【公开日】2015年2月4日 申请日期:2014年9月10日 优先权日:2014年9月10日
【发明者】郑凯, 李红艺, 林平, 韩玉华, 真子涵, 朱瑞 申请人:南京工程学院