CN113044914A - 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法 - Google Patents
泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113044914A CN113044914A CN202110506863.6A CN202110506863A CN113044914A CN 113044914 A CN113044914 A CN 113044914A CN 202110506863 A CN202110506863 A CN 202110506863A CN 113044914 A CN113044914 A CN 113044914A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- water
- photocatalytic reaction
- bod5
- cod
- photocatalytic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 120
- 238000012360 testing method Methods 0.000 title claims abstract description 57
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims abstract description 31
- 238000010998 test method Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims abstract description 69
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 19
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 11
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 55
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 55
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 55
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 21
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 230000033116 oxidation-reduction process Effects 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 229910011011 Ti(OH)4 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J titanium tetrachloride Chemical compound Cl[Ti](Cl)(Cl)Cl XJDNKRIXUMDJCW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 9
- 239000012780 transparent material Substances 0.000 claims description 7
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 claims description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N heavy water Substances [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 6
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 4
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 4
- 229910003074 TiCl4 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- HKDXPUPTIQCIPH-UHFFFAOYSA-L [O--].[O--].[O--].O[Ti+3].O[Ti+3] Chemical compound [O--].[O--].[O--].O[Ti+3].O[Ti+3] HKDXPUPTIQCIPH-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 claims description 2
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 abstract description 3
- 239000010865 sewage Substances 0.000 abstract 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 7
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 7
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 6
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 4
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 4
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 2
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 2
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000007259 addition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 1
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N hydroxyl Chemical compound [OH] TUJKJAMUKRIRHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 1
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000956 nontoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002957 persistent organic pollutant Substances 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/30—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation
- C02F1/32—Treatment of water, waste water, or sewage by irradiation with ultraviolet light
- C02F1/325—Irradiation devices or lamp constructions
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/38—Treatment of water, waste water, or sewage by centrifugal separation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/72—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation
- C02F1/725—Treatment of water, waste water, or sewage by oxidation by catalytic oxidation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/002—Construction details of the apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/009—Apparatus with independent power supply, e.g. solar cells, windpower or fuel cells
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2201/00—Apparatus for treatment of water, waste water or sewage
- C02F2201/32—Details relating to UV-irradiation devices
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2305/00—Use of specific compounds during water treatment
- C02F2305/10—Photocatalysts
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Hydrology & Water Resources (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physical Water Treatments (AREA)
- Catalysts (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Abstract
本发明公开了一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，可用于景观水、污(废)水及黑臭水体净化处理，包括同心设置且可相对旋转的外筒及内筒，所述外筒套设于所述内筒外，所述内筒可全部或部分置于所述外筒内部，所述内筒由电机驱动旋转，所述内筒内设置紫光灯且内筒具有透光性，所述外筒与内筒之间为光催化反应通道其内设置有催化剂，所述外筒上开设有进水口及出水口。本发明公开的一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法，通过控制变量法可以非常明确地确定光催化反应中因素对光催化反应的影响情况，能在多次试验中找出最佳试验条件，提高光催化反应效率，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，具体涉及一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法。
背景技术
1972年日本科学家A.Fujishima和K.Honda发现光照的Ti02单晶电极能分解水，引起科技工作者对光诱导氧化还原反应的兴趣，由此推动了有机物和无机物光氧化还原反应的兴趣。
光催化氧化法是将紫外光辐射(UV)和氧化剂结合使用的方法。在紫外光的激发下，氧化剂光分解产生氧化能力更强的自由基(如0H·)和活性氧。羟基自由基具有极高的氧化电极电位(2.80v)，仅次于F(3.06v)。它的电子亲和能力为596.3KJ，容易进攻高电子云密度点。这决定了0H·进攻具有快速性，并且通过电子转移和加成反应，能够无选择的与水中的污染物发生反应。通过破链断键，将污染物氧化成为二氧化碳、水，部分物质直接矿化成为盐，而不会产生二次污染。这就使得它具有很强的光氧化还原功能，可氧化分解各种有机化合物和部分无机物，能破坏细菌的细胞膜和固化病毒的蛋白质，从而可以氧化
许多单用氧化剂无法分解的难降解有机污染物。紫外光和氧化剂的共同使用，使得光催化氧化无论在氧化能力还是反应速率上，都远远超过利用光诱导产生羟基自由基0H·，是近年来水处理工程关注较多的一种新型高级氧化装置。
因为光催化氧化法具有良好的化学稳定性、机械稳定性、耐光腐蚀、低廉无毒等特性而被广泛地应用于抗污涂料、杀菌、太阳能敏化电池和光催化处理环境污染物等。但是，实际在利用光催化氧化法进行水处理时因为需要利用紫光进行光催化，紫光灯在长期照明下会产生大量的能量消耗；并且在整个光催化反应过程中影响发应速率的因素较多，比如接触面积、流体速度等，也需要通过控制一些定量因素和变量因素的对比来试验得出光催化反应的最佳反应条件。
因此，为解决以上问题，需要一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法，能够储存太阳能为紫光灯提供电能，并且便于测试各变量因素对光催化反应速率的影响，从而优化得到最佳反应条件的试验方法，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法，能够储存太阳能为紫光灯提供电能，并且便于测试各变量因素对光催化反应速率的影响，从而优化得到最佳反应条件的试验方法，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。
本发明的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法，包括同心设置且可相对旋转的外筒及内筒，所述外筒套设于所述内筒外，所述内筒可全部或部分置于所述外筒内部，所述内筒由电机驱动旋转，所述内筒内设置紫光灯且内筒具有透光性，所述外筒与内筒之间为光催化反应通道其内设置有催化剂，本装置用到的催化剂为悬浮态二氧化钛粉末，所述外筒上开设有进水口及出水口，进水口引入待净化水体。试验时外筒不动，电机带动内筒旋转，两筒间水体形成泰勒涡旋，中心紫光灯作为催化反应的光源，涡旋带动待净化水体与光催化材料充分接触反应且利用水体动态不稳定性和圆柱间环形尺寸的离心不稳定性来提高反应效率。出水口引出净化完成的水体，过滤出悬浮在水中的催化材料并进行净化指标检测。内筒用透明材质，外筒用反光材质提高紫外光利用率，内筒内安置紫光灯作为催化反应的光源，外筒上设有进水口和出水口且通过电线口外接光伏板，光伏板连接紫光灯和发动机，实现光能向电能转化。可根据实际净化效率选择多个反应器串联运作。
进一步，所述光催化反应通道位于所述进水口与出水口之间，确保带净化水体在光催化反应通道内有足够长的催化反应距离，提高光催化反应效率。
进一步，所述电机及紫光灯通过电线口电连接至光伏板，所述光伏板用于吸收太阳能并转化为电能储存，节能环保。
进一步，所述内筒采用透明材料制成，透明材料可以最大程度上保证内筒内紫光灯发出的紫光的穿透性，保证所有光源都能照射到催化剂上。
进一步，所述内筒在电机驱动下相对于外筒旋转使光催化反应通道内的水发生泰勒涡旋。
一种采用前述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置的试验方法，包括试验步骤：
a.取样，提取水初始样本测量水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、水体氨氮含量A、化学需氧量COD、生化需氧量BOD5，并记录初始数据；
b.制备催化剂：将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛)，再经煅烧得到TiO2，以四氯化钛为原料，其反应为：
TiCl4+4H2O→Ti(OH)4+4HCl，
Ti(OH)4→TiO2+2H2O，
或以醇盐为原料，其反应为
Ti(OR)4+4H2O→Ti(OH)4+4ROH，
Ti(OH)4→TiO2+2H2O；制备得到的TiO2即为催化剂；
c.确定定量进行变量试验研究：
c1.将内筒转速设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据不同内筒转速试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率最高的内筒转速；
c2.将内筒置于外筒内的长度设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒的不同内置长度试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找到内筒最佳内置长度，为后续试验提供数据支持；
c3.将内筒直径设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒的不同直径试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找到内筒最佳直径，为后续试验提供数据支持；
c4.将待净化水在光催化反应通道内停留时间设为变数，确保其余光催化反应条件不变，根据待净化水在光催化反应通道内停留时间不同的试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找到净化水在光催化反应通道内的最佳停留时间，为后续试验提供数据支持。
进一步，步骤c中的水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、水体氨氮含量A、化学需氧量COD及生化需氧量BOD5均由出水口引出的水体经过滤掉水体中的催化剂之后测量所得。
本发明的有益效果是：本发明公开的一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法，带有光伏板，可以将太阳能转化为电能进行储存，充分利用能量，节约光催化反应时间，同时节能环保，整个泰勒涡旋式光催化水处理试验装置运作过程中提高了光催化反应时水与催化剂接触的界面积，提高了反应效率，通过控制变量法可以非常明确地确定光催化反应中个因素对光催化反应的影响情况，能在多次试验中找出最佳试验条件，提高光催化反应效率，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1的剖视图；
图3为图1的横截面示意图。
具体实施方式
图1为本发明的结构示意图，图2为图1的剖视图，图3为图1的横截面示意图，如图所示，本实施例中的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法包括同心设置且可相对旋转的外筒1及内筒2，所述外筒1套设于所述内筒2外，所述内筒2可全部或部分置于所述外筒1内部，所述内筒2由电机驱动旋转，所述内筒2内设置紫光灯3且内筒2具有透光性，所述外筒1与内筒2之间为光催化反应通道其内设置有催化剂6，本装置用到的催化剂6为悬浮态二氧化钛粉末，所述外筒1上开设有进水口4及出水口5，进水口4引入待净化水体。试验时外筒1不动，电机带动内筒2旋转，两筒间水体形成泰勒涡旋，中心紫光灯3作为催化反应的光源，涡旋带动待净化水体与光催化材料充分接触反应且利用水体动态不稳定性和圆柱间环形尺寸的离心不稳定性来提高反应效率。出水口5引出净化完成的水体，过滤出悬浮在水中的催化材料并进行净化指标检测。内筒2用透明材质，外筒1用反光材质提高紫外光利用率，内筒2内安置紫光灯3作为催化反应的光源，外筒1上设有进水口4和出水口5且通过电线口外接光伏板7，光伏板7连接紫光灯3和发动机，实现光能向电能转化。可根据实际净化效率选择多个反应器串联运作。
本实施例中，所述光催化反应通道位于所述进水口4与出水口5之间，确保带净化水体在光催化反应通道内有足够长的催化反应距离，提高光催化反应效率。
本实施例中，所述电机及紫光灯3通过电线口电连接至光伏板7，所述光伏板7用于吸收太阳能并转化为电能储存，节能环保。
本实施例中，所述内筒2采用透明材料制成，透明材料可以最大程度上保证内筒2内紫光灯3发出的紫光的穿透性，保证所有光源都能照射到催化剂6上。
本实施例中，所述内筒2在电机驱动下相对于外筒1旋转使光催化反应通道内的水发生泰勒涡旋。
一种采用前述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置的试验方法，包括试验步骤：
a.取样，提取水初始样本测量水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、水体氨氮含量A、化学需氧量COD、生化需氧量BOD5，并记录初始数据；
b.制备催化剂6：将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛)，再经煅烧得到TiO2，以四氯化钛为原料，其反应为：
TiCl4+4H2O→Ti(OH)4+4HCl，
Ti(OH)4→TiO2+2H2O，
或以醇盐为原料，其反应为
Ti(OR)4+4H2O→Ti(OH)4+4ROH，
Ti(OH)4→TiO2+2H2O；制备得到的TiO2即为催化剂6；
c.确定定量进行变量试验研究：
c1.将内筒2转速设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据不同内筒2转速试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率最高的内筒2转速；
c2.将内筒2置于外筒1内的长度设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒2的不同内置长度试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找到内筒2最佳内置长度，为后续试验提供数据支持；
c3.将内筒2直径设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒2的不同直径试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找到内筒2最佳直径，为后续试验提供数据支持；
c4.将待净化水在光催化反应通道内停留时间设为变数，确保其余光催化反应条件不变，根据待净化水在光催化反应通道内停留时间不同的试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3···，溶解氧Q1、Q2、Q3···，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3···，水体氨氮含量A1、A2、A3···，化学需氧量COD1、COD2、COD3···，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53···，记录数据并对比分析，找到净化水在光催化反应通道内的最佳停留时间，为后续试验提供数据支持。
本实施例中，步骤c中的水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、水体氨氮含量A、化学需氧量COD及生化需氧量BOD5均由出水口5引出的水体经过滤掉水体中的催化剂6之后测量所得。
本发明公开的一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法，带有光伏板，可以将太阳能转化为电能进行储存，充分利用能量，节约光催化反应时间，同时节能环保，整个泰勒涡旋式光催化水处理试验装置运作过程中提高了光催化反应时水与催化剂接触的界面积，提高了反应效率，通过控制变量法可以非常明确地确定光催化反应中个因素对光催化反应的影响情况，能在多次试验中找出最佳试验条件，提高光催化反应效率，并且整体装置结构简单，成本低廉，便于适用，试验方法也简单直接、快速准确。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：包括同心设置且可相对旋转的外筒及内筒，所述外筒套设于所述内筒外，所述内筒可全部或部分置于所述外筒内部，所述内筒由电机驱动旋转，所述内筒内设置紫光灯且内筒具有透光性，所述外筒与内筒之间为光催化反应通道其内设置有催化剂，所述外筒上开设有进水口及出水口。
2.根据权利要求1所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述光催化反应通道位于所述进水口与出水口之间。
3.根据权利要求2所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述电机及紫光灯通过电线口电连接至光伏板，所述光伏板用于吸收太阳能并转化为电能储存。
4.根据权利要求1所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述内筒采用透明材料制成。
5.根据权利要求4所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置，其特征在于：所述内筒在电机驱动下相对于外筒旋转使光催化反应通道内的水发生泰勒涡旋。
6.一种采用权利要求1-5任一所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置的试验方法，其特征在于：包括试验步骤：
a.取样，提取水初始样本测量水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、氨氮含量A、化学需氧量COD、生化需氧量BOD5，并记录初始数据；
b.制备催化剂：将钛的氯化物或醇盐先水解生成氢氧化钛(或羟基氧钛)，再经煅烧得到TiO2，以四氯化钛为原料，其反应为：
TiCl4+4H2O→Ti(OH)4+4HCl，
Ti(OH)4→TiO2+2H2O，
或以醇盐为原料，其反应为
Ti(OR)4+4H2O→Ti(OH)4+4ROH，
Ti(OH)4→TiO2+2H2O；制备得到的TiO2即为催化剂；
c.确定定量进行变量试验研究：
c1.将内筒转速设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据不同内筒转速试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3…，溶解氧Q1、Q2、Q3…，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3…，水体氨氮含量A1、A2、A3…，化学需氧量COD1、COD2、COD3…，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53…，记录数据并对比分析，找出能使光催化反应效率最高的内筒转速；
c2.将内筒置于外筒内的长度设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒的不同内置长度试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3…，溶解氧Q1、Q2、Q3…，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3…，水体氨氮含量A1、A2、A3…，化学需氧量COD1、COD2、COD3…，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53…，记录数据并对比分析，找到内筒最佳内置长度，为后续试验提供数据支持；
c3.将内筒直径设为变量，确保其余光催化反应条件不变，根据内筒的不同直径试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3…，溶解氧Q1、Q2、Q3…，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3…，水体氨氮含量A1、A2、A3…，化学需氧量COD1、COD2、COD3…，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53…，记录数据并对比分析，找到内筒最佳直径，为后续试验提供数据支持；
c4.将待净化水在光催化反应通道内停留时间设为变数，确保其余光催化反应条件不变，根据待净化水在光催化反应通道内停留时间不同的试验批次依次记录光催化反应之后的水体透明度L1、L2、L3…，溶解氧Q1、Q2、Q3…，氧化还原电位值Eh1、Eh2、Eh3…，水体氨氮含量A1、A2、A3…，化学需氧量COD1、COD2、COD3…，生化需氧量BOD51、BOD52、BOD53…，记录数据并对比分析，找到净化水在光催化反应通道内的最佳停留时间，为后续试验提供数据支持。
7.根据权利要求6所述的泰勒涡旋式光催化水处理试验装置的试验方法，其特征在于：步骤c中的水体透明度L、溶解氧Q、氧化还原电位值Eh、水体氨氮含量A、化学需氧量COD及生化需氧量BOD5均由出水口引出的水体经过滤掉水体中的催化剂之后测量所得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110506863.6A CN113044914A (zh) | 2021-05-10 | 2021-05-10 | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110506863.6A CN113044914A (zh) | 2021-05-10 | 2021-05-10 | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113044914A true CN113044914A (zh) | 2021-06-29 |
Family
ID=76518303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110506863.6A Pending CN113044914A (zh) | 2021-05-10 | 2021-05-10 | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113044914A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114835319A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-02 | 国投信开水环境投资有限公司 | 一种光催化污水处理装置及方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07100378A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化チタン薄膜光触媒及びその製造方法 |
| US5439652A (en) * | 1993-09-30 | 1995-08-08 | The Regents Of The University Of Colorado | Use of controlled periodic illumination for an improved method of photocatalysis and an improved reactor design |
| CA2574005A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-16 | Universidad Catolica De La Santisima Concepcion | Photocatalytic reactor with a modular configuration, based on uv light sources and a catalyst, and process for purifying and disinfecting wastewater from confined aquaculture, using advanced oxidation processes |
| RU2472707C1 (ru) * | 2011-10-05 | 2013-01-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ получения диоксида титана |
| CN110652951A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-01-07 | 北京中教金源科技有限公司 | 一种光催化管式反应器 |
| CN216005276U (zh) * | 2021-05-10 | 2022-03-11 | 苏州科技大学 | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置 |
-
2021
- 2021-05-10 CN CN202110506863.6A patent/CN113044914A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07100378A (ja) * | 1993-09-30 | 1995-04-18 | Agency Of Ind Science & Technol | 酸化チタン薄膜光触媒及びその製造方法 |
| US5439652A (en) * | 1993-09-30 | 1995-08-08 | The Regents Of The University Of Colorado | Use of controlled periodic illumination for an improved method of photocatalysis and an improved reactor design |
| CA2574005A1 (en) * | 2007-01-16 | 2008-07-16 | Universidad Catolica De La Santisima Concepcion | Photocatalytic reactor with a modular configuration, based on uv light sources and a catalyst, and process for purifying and disinfecting wastewater from confined aquaculture, using advanced oxidation processes |
| RU2472707C1 (ru) * | 2011-10-05 | 2013-01-20 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" | Способ получения диоксида титана |
| CN110652951A (zh) * | 2019-11-08 | 2020-01-07 | 北京中教金源科技有限公司 | 一种光催化管式反应器 |
| CN216005276U (zh) * | 2021-05-10 | 2022-03-11 | 苏州科技大学 | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 李传宪编著: "《水致疾病风险与饮水安全技术》", 中国石油大学出版社, pages: 343 - 344 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114835319A (zh) * | 2022-05-27 | 2022-08-02 | 国投信开水环境投资有限公司 | 一种光催化污水处理装置及方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Doudrick et al. | Nitrate reduction in water using commercial titanium dioxide photocatalysts (P25, P90, and Hombikat UV100) | |
| WO2021227213A1 (zh) | 用于活化过单硫酸盐去除水体中抗生素的催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN216005276U (zh) | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置 | |
| CN103373750A (zh) | 一种可见光去除有机物和重金属离子的光源装置及其制备方法 | |
| CN101486499A (zh) | 一种太阳能光电催化氧化水中有机物的装置 | |
| CN101721988A (zh) | 一种亚甲基蓝染料废水处理的光催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113044914A (zh) | 泰勒涡旋式光催化水处理试验装置及试验方法 | |
| Qu et al. | Defect enrich ultrathin TiO2 nanosheets for rapid adsorption and visible light mediated PPCPs degradation | |
| CN115487864B (zh) | 一种催化型GOx@Fe-MOF@HNTs管状微纳马达及其制备方法和应用 | |
| CN110841672A (zh) | 一种利用石墨炔改性磷酸银复合光催化剂处理抗生素废水的方法 | |
| WO2022041925A1 (zh) | 一种污水站用负载光催化剂的氟碳纤维膜及其制备方法 | |
| CN215756554U (zh) | 节能式光催化水处理试验装置 | |
| Huang et al. | Coupling photothermal and piezoelectric effect in Bi4Ti3O12 for enhanced photodegradation of tetracycline hydrochloride | |
| CN102295318B (zh) | 纳米转盘光催化水处理装置 | |
| CN109133452A (zh) | 一种镁铝水滑石负载TiO2光催化吸附材料处理四环素类抗生素废水的方法 | |
| CN108585108A (zh) | 一种光催化处理含砷废水的装置 | |
| Ridha et al. | Synthesis and characterization of CuO nanoparticles and TiO2/CuO nanocomposite and using them as photocatalysts | |
| CN202558672U (zh) | 一种可见光去除有机物和重金属离子的光源装置 | |
| Topcu Sendogdular | TiO2/BiVO4 nanofibers: visible light-driven photocatalysts for indigo dye remediation | |
| CN1962478A (zh) | 用氧化铋薄膜光催化降解含罗丹明b污水的方法 | |
| CN115818769A (zh) | 一种光催化处理抗生素废水的连续流反应装置 | |
| Song et al. | Modulating Bi2Fe4O9 and its performance in inactivating marine microorganisms | |
| CN201770512U (zh) | 紫外催化湿式氧化降解污染物的装置 | |
| CN115138351B (zh) | 一种具备原位再生功能的吸附催化剂的合成方法 | |
| CN205204965U (zh) | 负载型纳米TiO2光催化转盘水处理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |