專利名稱：連續流內循環光催化降解水中有機污染物的裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水處理技術領域，具體涉及一種用于有機廢水或飲用水深度處理 的光催化反應裝置。
技術背景 光催化氧化技術是近幾十年發展起來的一種新型環境污染治理技術，其利用光照 射η型半導體產生強活性電子_空穴派對，從而促進有機物的合成或分解。在眾多η型半 導體中，TiO2以其催化活性高、性質穩定、無毒、無二次污染、反應條件溫和、降解范圍廣且 原材料易得等優點，使其在環境污染治理中具有廣闊的應用前景。由于TiO2的禁帶寬度為 3. 2eV，只有受到波長小于或等于387. 5nm的光線照射時，其價帶上的電子才會被激發到導 帶上，形成電子_空穴對的氧化_還原體系，因此TiO2光催化氧化技術的光源選擇更多定義 為紫外光。在紫外光光催化降解有機廢水的眾多實例中發現，電子-空穴派對將吸附在TiO2 表面的0H_、H20、02等氧化成羥基自由基·0Η、超氧基等，這些高活性的瞬態氧化物能氧化水 中大多數的有機污染物及部分無機污染物，包括鹵代脂肪烴、染料、硝基芳烴、多環芳烴、雜 環化合物、烴類、酚類、表面活性劑、農藥等。在光催化氧化體系中，粉體TiO2催化劑顆粒細小，容易隨水相流失，而且呈懸浮態 的催化劑顆粒與水的分離過程緩慢而昂貴。此外，分散于水中的懸浮態顆粒對入射光的吸 收嚴重影響了光的傳遞深度，而且懸浮顆粒容易凝聚而無法連續使用，限制了懸浮態光催 化反應器的工程應用。為了避免懸浮態光催化系統的不足，TiO2光催化的更多應用研究轉 向選擇合適載體對TiO2催化劑進行負載，載體可選用多種材料，如玻璃、硅膠、陶瓷、砂石、 活性炭、金屬(線、網、板)以及各種多孔介質。根據載體介質的形狀和催化劑負載方式不 同，光催化氧化體系主要分為固定床和流化床反應器兩種主要類型。在固定床反應器中，負 載催化劑處于靜止狀態，載體表面TiO2與光、氣、液反應物接觸效率較小，降低了整個光催 化氧化體系的處理效率。流化床光催化反應體系中，負載催化劑處于懸浮狀態，在氣、液混 合向上流動過程中提高了反應物之間接觸效率。在這種流化態體系中增加內置環管可以提 高液體停留時間，在系統內形成三相內循環流動狀態可以有效提高光催化反應效率，然而 這種體系仍然容易受光傳遞深度和催化劑分離回收不充分的影響。
發明內容本實用新型提供一種連續流內循環光催化降解水中有機污染物的裝置，目的就是 以負載TiO2的泡沫鎳環狀套管作為內管，構建新型的連續流內循環光催化反應器。本實用 新型采取的技術方案是泡沫鎳環狀套管用十字支架與外部套管固定連接，紫外燈管與十 字支架固定連接，進氣管與外部套管的底部固定連接，出水管與外部套管上端固定連接，工 作區域包括進氣管與泡沫鎳環狀套管間的氣水混合區、泡沫鎳環狀套管內壁與紫外燈之間 區域為氣水升流區、泡沫鎳環狀套管外壁與外部套管之間空間屬于緩流區，泡沫鎳環狀套 管的上部是氣水分離區。[0005]本實用新型還包括在進氣管的前端固定連接微孔曝氣盤，進水管與外部套管底部固定連接，該進水管前部外部套管底部是進水緩流區。本實用新型還包括在泡沫鎳環狀套管和紫外燈之間的支架上固定連接4個紫外 燈，在該4個紫外燈和原中心紫外燈之間固定連接小直徑泡沫鎳環狀套管。本實用新型的優點是結構新穎，氣、水向上流動過程中不斷擾動和穿透泡沫鎳環 狀套管，在反應器內部實現了更為均衡穩定的內循環流，同時這種不斷擾動和穿透的持續 高紊流狀態的水力條件，降低了負載TiO2泡沫鎳表層的附著水層厚度，有效增大氧、污水中 有機物質與泡沫鎳表層TiO2的接觸效率，從而保證了整個光催化氧化體系具有很高的傳質 效率，并且不受光傳遞深度和催化劑分離回收的影響。
圖1是本實用新型的結構示意圖；圖2是本實用新型支撐結構的示意圖；圖3是實施例3的結構示意圖。
具體實施方式
實施例1泡沫鎳環狀套管3用十字支架與外部套管1固定連接，紫外燈管4與十字支架固 定連接，進氣管6與外部套管的底部固定連接，出水管7與外部套管上端固定連接，工作區 域包括進氣管與泡沫鎳環狀套管間的氣水混合區9、泡沫鎳環狀套管3內壁與紫外燈4之間 區域為氣水升流區10、泡沫鎳環狀套管3外壁與外部套管之間空間屬于緩流區11，泡沫鎳 環狀套管的上部是氣水分離區12。實施例2在實施例1的基礎上，在進氣管的前端固定連接微孔曝氣盤2，進水管5與外部套 管底部固定連接，該進水管前部外部套管底部是進水緩流區8。實施例3在實施例1的基礎上，在泡沫鎳環狀套管3和紫外燈4之間的支架上固定連接4 個紫外燈13，在該4個紫外燈和原中心紫外燈之間固定連接小直徑泡沫鎳環狀套管14。實施例4在實施例2的基礎上，在泡沫鎳環狀套管3和紫外燈4之間的支架上固定連接4 個紫外燈13，在該4個紫外燈和原中心紫外燈之間固定連接小直徑泡沫鎳環狀套管14。工作過程以實施例2為例，整個連續流內循環光催化反應器工作區域可分為進水緩流區8、 氣水混合區9、氣水升流區10、緩流區11和氣水分離區12五個部分，待處理水經進水管5進 入，與緩流區11向下流的水在進水緩流區8混合；氣體經進氣管6進入微孔曝氣盤2被擴 散，在氣水混合區9與水混合并向上流動，進入氣水升流區10 ；在氣水升流區10中氣、水不 斷擾動和穿透泡沫鎳，形成的紊流條件降低了負載于泡沫鎳上TiO2表面的附著水層厚度， 增大氣、水中污染物質與TiO2的接觸效率。此外，微氣泡在氣液擾動和穿透泡沫鎳的過程 中進一步擴散到水中，這種擾動和穿透效應直接提高了光催化氧化系統的傳質效率。透過泡沫鎳的水進入緩流區11，開始向下流動。泡沫鎳環狀套管內的水、氣繼續向上流動，在氣 水分離區12實現氣、水分離。處理后的水經出水管7排出。在出水水質不達標的情況下，可以重新由進水管5進入反應器中進行下一個循環，直到出水水質滿足要求。
權利要求一種連續流內循環光催化降解水中有機污染物的裝置，其特征在于泡沫鎳環狀套管用十字支架與外部套管固定連接，紫外燈管與十字支架固定連接，進氣管與外部套管的底部固定連接，出水管與外部套管上端固定連接，工作區域包括進氣管與泡沫鎳環狀套管間的氣水混合區、泡沫鎳環狀套管內壁與紫外燈之間區域為氣水升流區、泡沫鎳環狀套管外壁與外部套管之間空間屬于緩流區，泡沫鎳環狀套管的上部是氣水分離區。
2.根據權利要求1所述的連續流內循環光催化降解水中有機污染物的裝置，其特征在 于在進氣管的前端固定連接微孔曝氣盤，進水管與外部套管底部固定連接，該進水管前部 外部套管底部是進水緩流區。
3.根據權利要求1或2所述的連續流內循環光催化降解水中有機污染物的裝置，其特 征在于在泡沫鎳環狀套管和紫外燈之間的支架上固定連接個紫外燈，在該4個紫外燈和 原中心紫外燈之間固定連接小直徑泡沫鎳環狀套管。
專利摘要本實用新型涉及一種連續流內循環光催化降解水中有機污染物的裝置，屬于水處理技術領域。泡沫鎳環狀套管用十字支架與外部套管固定連接，紫外燈管與十字支架固定連接，進氣管與外部套管的底部固定連接，出水管與外部套管上端固定連接。優點是結構新穎，在反應器內部實現了更為均衡穩定的內循環流，同時這種不斷擾動和穿透的持續高紊流狀態的水力條件，降低了負載TiO2泡沫鎳表層的附著水層厚度，有效增大氧、污水中有機物質與泡沫鎳表層TiO2的接觸效率，從而保證了整個光催化氧化體系具有很高的傳質效率，并且不受光傳遞深度和催化劑分離回收的影響。
文檔編號C02F101/30GK201770514SQ20102029319
公開日2011年3月23日 申請日期2010年8月11日 優先權日2010年8月11日
發明者朱遂一, 邊德軍, 霍明昕 申請人:東北師范大學