本發(fā)明屬于污水修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器及其運行工藝。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，世界工業(yè)化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，人類在發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時也造成了大量的污染。尤其是工業(yè)廢水的排放對于環(huán)境的影響巨大，食品加工、造紙、印染、化工等工業(yè)廢水大量排放，使這些廢水中的蛋白質(zhì)、油脂、木質(zhì)素等有機(jī)物質(zhì)以懸浮或者溶解狀態(tài)存在于水中，而這些物質(zhì)可以被水中微生物氧化分解，但是卻會造成水中溶解氧的減少，從而影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機(jī)物進(jìn)行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質(zhì)進(jìn)一步惡化。同時，生活污水中也含有大量的有機(jī)物質(zhì)，包括油類、蛋白質(zhì)等等，因此，有機(jī)廢水的直接排放對于河流湖泊的生態(tài)環(huán)境影響巨大，更重要的是會對人類健康造成威脅。在這樣的環(huán)境下，我們有必要尋求一種合適的方法來對有機(jī)廢水進(jìn)行處理，使之經(jīng)過一定的凈化后再排放。

近年來，光催化技術(shù)已經(jīng)得到了大力發(fā)展，越來越多的專家學(xué)者開始應(yīng)用光催化技術(shù)來進(jìn)行污染修復(fù)，特別是在水中應(yīng)用光催化技術(shù)來凈化污水。光催化技術(shù)操作簡單，綠色無污染，具有非常不錯的應(yīng)用前景。而工業(yè)廢水和生活污水中都含有大量的有機(jī)污染物，利用光催化技術(shù)進(jìn)行有機(jī)污染物的降解是一種比較不錯的方法。而將光光催化材料應(yīng)用到反應(yīng)器中，使用反應(yīng)器進(jìn)行有機(jī)廢水的凈化是一種有效的策略，但是在現(xiàn)有的光催化反應(yīng)器中仍然存在一些問題：

一，光光催化材料回收困難：光光催化材料粉末在水中分散性較好，與水體接觸充分，但是粉末狀光光催化材料進(jìn)入水體中后容易沉淀聚集，而光光催化材料對水的影響范圍極其有限，所以會影響光光催化材料的催化效果，同時，光光催化材料難以回收利用，導(dǎo)致水處理的成本增加。

二，光光催化材料易于脫落：光光催化材料與載體接觸不緊密會導(dǎo)致光光催化材料脫落，影響降解效果，且易造成二次污染。

三，載體易變質(zhì)退化：傳統(tǒng)的載體膜的有效使用時間短，容易發(fā)生變質(zhì)退化。

四，設(shè)備成本高：傳統(tǒng)的光催化反應(yīng)器應(yīng)用的膜材料價格昂貴(比如碳納米管)，運行過程復(fù)雜。

五，催化效率低下：光光催化材料粉末與污水的接觸不夠充分，且接觸時間短，很容易造成催化效率較低。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器及其運行工藝，本發(fā)明提供的一種有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器及其運行工藝具有操作簡單、成本低廉、降解率高、可循環(huán)使用、綠色節(jié)能等特點，致力于有機(jī)廢水的修復(fù)。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

一種有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器，包括進(jìn)水口、中空纖維膜、紫外燈外殼、紫外燈、出水口、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)、不銹鋼支架、反應(yīng)箱；所述反應(yīng)箱側(cè)壁頂部設(shè)有進(jìn)水口，與進(jìn)水口相對的側(cè)壁底部設(shè)有出水口，所述反應(yīng)箱中心設(shè)有紫外燈，紫外燈外部設(shè)有紫外燈外殼，紫外燈光源兩側(cè)設(shè)有不銹鋼支架，不銹鋼支架上設(shè)有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，旋轉(zhuǎn)馬達(dá)連接中空纖維膜，所述中空纖維膜為負(fù)載有光催化材料的述中空纖維膜，經(jīng)過處理的有機(jī)廢水通過出水口流出反應(yīng)器并進(jìn)行收集。

優(yōu)選地，所述紫外燈外殼使用高硼硅玻璃制造。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)采用不銹鋼外殼，使之在有機(jī)廢水中長期使用。

優(yōu)選地，所述中空纖維膜的材質(zhì)為聚偏氟乙烯。

優(yōu)選地，所述光催化材料為二氧化鈦，所述二氧化鈦為粉末狀。二氧化鈦粉末已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)，并且價格低廉，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，無毒。粉末狀的二氧化鈦在紫外光照射下能夠產(chǎn)生大量的活性氧物質(zhì)，能夠有效降解有機(jī)廢水中的有機(jī)污染物，提升光催化降解效率。同時，二氧化鈦負(fù)載于聚偏氟乙烯中空纖維膜上，能夠有效固定二氧化鈦粉末，減少二氧化鈦粉末的流失，使之能夠循環(huán)利用。

優(yōu)選地，所述負(fù)載有光催化材料的中空纖維膜的制備方法包括以下步驟：將聚偏氟乙烯和二氧化鈦干燥處理，干燥處理后將二氧化鈦與二甲基乙酰胺混合并攪拌均勻，得到混合液；向混合液中加入聚偏氟乙烯，超聲處理后使用三孔噴絲板擠壓形成初始負(fù)載有二氧化鈦的中空纖維膜；初始負(fù)載有二氧化鈦的中空纖維膜分別經(jīng)過純水和乙醇浸泡，干燥后得到負(fù)載有光催化材料的中空纖維膜。

優(yōu)選地，所述干燥處理溫度為50℃，干燥處理時間為4小時。

一種有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器的運行工藝，包括如下步驟：有機(jī)廢水通過進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)箱，待有機(jī)廢水浸沒中空纖維膜，開啟紫外燈光源，同時打開旋轉(zhuǎn)馬達(dá)帶動中空纖維膜旋轉(zhuǎn)，使負(fù)載有二氧化鈦粉末的中空纖維膜與有機(jī)廢水充分結(jié)合，并在紫外光照射下有效降解有機(jī)污染物，待有機(jī)廢水處理完畢，關(guān)閉紫外燈和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，得到凈化水，從出水口收集凈化水。

本發(fā)明提供的有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器具有如下顯著優(yōu)點：

1、操作簡單、成本低廉；

2、材料固定、可循環(huán)使用；

3、接觸充分、降解率高；

4、綠色節(jié)能、無二次污染。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器示意圖；

附圖標(biāo)記說明：進(jìn)水口1、中空纖維膜2、紫外燈外殼3、紫外燈4、出水口5、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6、不銹鋼支架7、反應(yīng)箱8。

圖2為本發(fā)明中實施例1有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器對有機(jī)廢水中toc的去除效果圖。

圖3為對比例1的有機(jī)廢水中toc的去除效果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式，對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實施例中有機(jī)廢水來自江蘇某工廠。

實施例1

如圖1所示，一種有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器，包括進(jìn)水口1、中空纖維膜2、紫外燈外殼3、紫外燈4、出水口5、旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6、不銹鋼支架7、反應(yīng)箱8；所述反應(yīng)箱8側(cè)壁頂部設(shè)有進(jìn)水口1，與進(jìn)水口1相對的側(cè)壁底部設(shè)有出水口5，所述反應(yīng)箱8中心設(shè)有紫外燈4，紫外燈4外部設(shè)有紫外燈外殼3，紫外燈4光源兩側(cè)設(shè)有不銹鋼支架7，不銹鋼支架7上設(shè)有旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6，馬達(dá)6連接中空纖維膜2，所述中空纖維膜2上負(fù)載有光催化材料，經(jīng)過處理的有機(jī)廢水通過出水口5流出反應(yīng)器8并進(jìn)行收集；使用時，有機(jī)廢水通過進(jìn)水口1進(jìn)入反應(yīng)箱8，待有機(jī)廢水浸沒中空纖維膜2，開啟紫外燈光源4，同時打開旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6帶動中空纖維膜2旋轉(zhuǎn)，使負(fù)載有二氧化鈦粉末的中空纖維膜2與有機(jī)廢水充分結(jié)合，并在紫外光照射下有效降解有機(jī)污染物，待有機(jī)廢水處理完畢，關(guān)閉紫外燈4和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6，從出水口5收集凈化水。

所述紫外燈外殼3材質(zhì)為高硼硅玻璃。

所述旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6外殼為不銹鋼。

所述中空纖維膜2的材質(zhì)為聚偏氟乙烯。

所述光催化材料為二氧化鈦，所述二氧化鈦為粉末狀。

將2.5l的含柴油的有機(jī)廢水加入到反應(yīng)箱8中，當(dāng)有機(jī)廢水能夠浸沒中空纖維膜2，打開紫外燈4和旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6，中空纖維膜2隨旋轉(zhuǎn)馬達(dá)6而轉(zhuǎn)動，攪動有機(jī)廢水，使中空纖維膜2上的二氧化鈦粉末與有機(jī)廢水充分接觸進(jìn)行有機(jī)廢水處理，從出水口5收集反應(yīng)時間為20min，40min，60min，80min，100min，120min，140min，160min的凈化水并分別計算有機(jī)廢水中toc的降解率。所得結(jié)果如圖2所示，該有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器對有機(jī)廢水中toc的降解率能夠達(dá)到80％以上，降解油污效率高。

對比例1

本對比例所用的有機(jī)廢水光催化修復(fù)反應(yīng)器和有機(jī)廢水處理步驟如實施例1，不同之處是，中空纖維膜為普通中空纖維膜，粉末狀二氧化鈦分散在反應(yīng)箱內(nèi)；收集反應(yīng)時間為20min，40min，60min，80min，100min，120min，140min，160min的凈化水并分別計算有機(jī)廢水中toc的降解率，所得toc的降解率結(jié)果如圖3所示，普通中空纖維膜以及粉末狀二氧化鈦對有機(jī)廢水中toc的降解率僅為50％左右，油污降解效率較低。

實施例2

中空纖維膜的制備：將聚偏氟乙烯粉末和二氧化鈦粉末放入烘箱中在50℃下干燥4小時。將干燥后的10g二氧化鈦粉末與1.5l二甲基乙酰胺進(jìn)行混合并在600rpm的轉(zhuǎn)速下攪拌4小時，使二氧化鈦粉末混合均勻，得到混合液。然后向混合液中加入30g聚偏氟乙烯，超聲處理1小時，使用三孔噴絲板擠壓形成負(fù)載有二氧化鈦粉末的中空纖維膜。將初步制成的中空纖維膜在超純水中浸泡4小時去除多余的溶液，然后使用乙醇浸泡3小時改善膜的潤濕性，最后將所得的中空纖維膜在室溫下干燥24小時。

以上所述實施方式僅為本專利的優(yōu)選實施例，本專利不限于上述實施例，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，在不背離本專利設(shè)計原理的前提下，對它所做的任何顯而易見的改動，都屬于本專利的構(gòu)思和所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。