光电协同催化反应器的制作方法

本实用新型涉及一种废水处理装置，具体说是一种光电协同催化反应器，属于环境治理技术领域。

背景技术：

环境保护与可持续发展是21世纪人类面临的主要课题，其中污水治理是环境保护的重点内容之一。近年来，高级氧化技术尤其光催化氧化和电催化氧化技术越来越受到人们的重视，成为有毒有害有机污染物处理新技术的研究热点。

在众多半导体光催化材料中，TiO₂因其化学性质稳定，廉价易得，无毒而且催化效率较高而倍受青睐。当TiO₂受到能量大于禁带宽度的光照射时，其价带上的电子激发到导带，形成具有强还原性的光生电子（e-），价带中则相应地形成具有强氧化性的空穴（h+），并可进一步引发生成具有强氧化能力的·OH，最终可使水中的有机污染物完全氧化生成CO₂、H₂O。

电催化高级氧化技术具有设备紧凑、占地面积少、无需大量化学药剂、操作简便、与环境兼容等优点。它能在常温常压下，通过有催化活性的电极反应直接或间接产生羟基自由基，从而降解难生化分解的有机污染物。

光催化氧化、电催化氧化技术既有其特定的优点，但也有自身的缺陷。纳米TiO₂光催化过程的主要问题就是光激发所产生的电子-空穴对极易复合，导致光催化的量子效率很低；同时TiO₂悬浮相光催化易凝聚、难分离、易失活、回收困难，难以工业化应用。这就使得长期以来，光催化技术始终难以实际应用，而电催化氧化的存在着电耗高，电流效率低等问题。

公开号为CN103420452A的专利公开了一种复极性固定床三维电极光电催化反应器，该专利虽然解决了TiO₂悬浮导致光催化易凝聚、难分离、易失活、回收困难，但是粒子电极固定住，阻碍了光线的传递，光能利用率低，电子-空穴对的产率低且易复合，光电协同效应不高，同时还需要增加绝缘颗粒，成本高。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于解决已有固定床三维电极光电催化反应器光利用率低、光电协同催化效应低、运行成本高的不足，提供一种光利用率高、光电协同催化效应高、运行成本低的三维粒子电极流化床光电协同催化反应器。

本实用新型的光电协同催化反应器是通过以下技术方案实现的：

光电协同催化反应器，包括带有箱盖2的箱体1，其特殊之处在于：所述箱体1分为相通的反应室3和电磁沉淀池4，所述反应室3中均匀分布有光电催化组件，所述光电催化组件包括与电源连接的电极板5和紫外线灯6，每组电极板包括分别与电源两极连接的电极板，每两组电极板之间设有与电源连接的紫外线灯6，所述光电催化组件的下方设有微孔曝气板7，所述光电催化组件的一侧设有进水管8，所述微孔曝气板7上方、电极板与紫外线灯之间的废水中以流化状态分布具有光电协同催化作用的磁性三维粒子电极，所述电磁沉淀池4的前后两侧设有与电源连接的电磁铁9，所述电磁沉淀池4中设有排水管10；

本实用新型中的光电催化组件为1-5组，每组设有3组电极板和2个紫外线灯；

为了进一步提高催化效果，本实用新型的一种改进是：所述磁性三维粒子电极为包括钛、锡、铁、锑金属氧化物的磁性半导体纳米颗粒；

本实用新型的光电协同催化反应器，将箱体分为反应室跟电磁沉淀池，三维粒子电极分散在微孔曝气板上方的废水中，进行光电协同催化反应，形成流化状态的三维粒子电极能充分接受紫外灯光照，受光照激发形成的电子-空穴对，在电极板所产生的电场作用下，沿电场方向向粒子电极的两端移动，使粒子电极形成电子聚集端和空穴聚集端的两极，可有效降低电子-空穴对的复合几率，进而提高光催化效率；电磁沉淀池的设定，防止三维粒子电极随水流出，将收集的三维粒子电极放入反应器的催化段中重复利用，节省了资源，降低了成本。

附图说明

图1：本实用新型拿掉箱盖的主视图；

图2：图1的俯视图；

图3：图1中的C向结构示意图；

图4：箱盖的结构示意图；

图5：图1箱内部件连接结构图；

图6：图1中电极板结构示意图；

图中：1、箱体，2、箱盖，3、反应室，4、电磁沉淀池，5、电极板，6、紫外线灯，7、微孔曝气板，8、进水管，9、电磁铁，10、排水管。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1：参考图1-6。该光电协同催化反应器，包括带有箱盖2的箱体1，所述箱体1为亚克力箱体，箱盖2为亚克力箱盖，所述箱体1分为相通的反应室3和电磁沉淀池4，所述反应室3中均匀分布有1-5组的光电催化组件，每组设有3组电极板和2个紫外线灯；每组光电催化组件包括与电源连接的电极板5和紫外线灯6，每组电极板包括分别与电源两极连接的两块电极板，每两组电极板之间设有与电源连接的紫外线灯6，所述光电催化组件的下方设有微孔曝气板7，所述光电催化组件的一侧设有进水管8，所述微孔曝气板7上方、电极板和紫外线灯之间的废水中以流化状态分布有具有光电协同催化作用的磁性三维粒子电极，所述电磁沉淀池4的前后两侧设有与电源连接的电磁铁9，所述电磁沉淀池4中设有排水管10，所述磁性三维粒子电极粒子电极为包括钛、锡、铁、锑金属氧化物的磁性半导体纳米颗粒。

本实用新型的光电协同催化反应器，将箱体分为反应室跟电磁沉淀池，废水从进水管进入反应室，在反应室中三维粒子电极在微孔曝气板产生的微气泡作用下均匀分散在微孔曝气板上方的废水中，形成流化状态的三维粒子电极能充分接受紫外灯光照，受光照激发形成的电子-空穴对，在电极板所产生的电场作用下，沿电场方向向粒子电极的两端移动，使粒子电极形成电子聚集端和空穴聚集端的两极，可有效降低电子-空穴对的复合几率，形成高浓度具有强氧化性的空穴（h+）端，可进一步引发生成具有强氧化能力的·OH，最终可使水中的有机污染物完全氧化生成CO₂和H₂O，进而有效提高光催化效率；经催化降解处理后的水自动溢出到电磁沉淀池，经沉淀池沉淀后，上部清水由排水管排出，沉淀物可回收利用。电磁沉淀池的设定，可防止三维粒子电极随水流出，将收集的三维粒子电极放入反应器的反应室中重复利用，可节省资源，降低成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。