太阳能光催化有机废水自控处理系统设计研究

太阳能光催化有机废水自控处理系统设计研究收稿日期：!#$%$!&作者简介：徐毅（’&%’，’$），男（汉），重庆，教授主要研究向聚合物的光降解，光氧化和光稳定，（(#’）)&))&&’*!)(。徐毅’，徐政!，武成国#（’+长春工程学院基础部；!+电气工程系，长春’#’!；#+长春环能科技有限公司，长春’#’!）摘要：介绍一种利用太阳能及复合,-.!纳米材料光催化氧化效应，设计而成的具有自动检测排放功能的有机废水处理系统。该系统由复合,-.!纳米膜载体单元、太阳能利用单元、辅助磁场单元和检测控制单元组成。给出了部分小型实验结果。关键词：太阳能；,-.!光催化；有机废水；自控处理中图分类号：,/’0(1’文献标识码：2文章编号：’&*3&3(（!#）#*!!*!’工作原理（’）科学实验证明［’$#］，半导体,-.!在波长小于#3045紫外光照射下，将在导带和价带上产生大量光生电子（6$）和光生空穴（78），吸附在,-.!上的溶解氧，水分子等与电子、空穴作用，产生.9、9!.!、.$!等氧化性极强的自由基，这些自由基通过与有机污染物之间的羟基加合、取代、电子转移等可使有机污染物全部或接近全部降解，最终生成:.!、9!.及其它离子如;.#$，/.#$(，<.!$(，:=$等。该光催化氧化过程还可还原重金属离子和杀灭病毒和细菌。（!）反应过程［(］（以甲醛光催化降解为例）,-.!!7>6$878（’）7889!!.·.9898（!）6$8.!!·.$!（#）9:9.8·.9,-.!!·:9.89!.（(）·:9.8·!.99:..9（)）·:9.8·.$!!:.$#89!89:...9!89:9.9:..9（%）9:..9$9!89:..$·!.99!.8·:.$!（0）·:.$!［.］，［·.9］，7!8:.!（3）!系统构成图’太阳能光催化有机废水自控处理系统示意图图’为太阳能光催化有机废水自控处理系统结构示意图。该系统由复合,-.!纳米膜载体单元、太阳能利用单元、辅助磁场单元、检测控制单元组成。!1’复合,-.!纳米膜载体单元如图’反应池四壁和底面由复合,-.!纳米膜载体贴片（’）粘贴而成。复合,-.!纳米膜的另一个载体是悬浮在有机废水中的磁性小球（!）。该小球中心有磁性材料，外层是载体，载体外表面是复合,-.!纳米膜。实验用贴片和磁性小球镀膜方法可采用溶胶—凝胶法。!1!太阳能利用单元对于露天反应池系统，太阳光可直照反应池，其紫外光部分可作为光催化光源被直接利用。同时系统中设计有太阳能光电池（0）系统，它将太阳能转化为电能为安装在反应池底部和侧面的紫外灯（(）供电，形成第二光催化光源。该光源为反应系统的主光源。当太阳能电池能量不足时，可转换为线路供电，实现光电互补，在任何天气条件下保证反应池正常工作。0?!!!!*!#长春工程学院学报（自然科学版）!#年第(卷第#期@1:7A4BC7D4E4FG1,6C71（;AG1