CN201770514U - 连续流内循环光催化降解水中有机污染物的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种连续流内循环光催化降解水中有机污染物的装置，属于水处理技术领域。泡沫镍环状套管用十字支架与外部套管固定连接，紫外灯管与十字支架固定连接，进气管与外部套管的底部固定连接，出水管与外部套管上端固定连接。优点是结构新颖，在反应器内部实现了更为均衡稳定的内循环流，同时这种不断扰动和穿透的持续高紊流状态的水力条件，降低了负载TiO2泡沫镍表层的附着水层厚度，有效增大氧、污水中有机物质与泡沫镍表层TiO2的接触效率，从而保证了整个光催化氧化体系具有很高的传质效率，并且不受光传递深度和催化剂分离回收的影响。
Description
技术领域
本实用新型属于水处理技术领域，具体涉及一种用于有机废水或饮用水深度处理的光催化反应装置。
背景技术
光催化氧化技术是近几十年发展起来的一种新型环境污染治理技术，其利用光照射n型半导体产生强活性电子-空穴派对，从而促进有机物的合成或分解。在众多n型半导体中，TiO2以其催化活性高、性质稳定、无毒、无二次污染、反应条件温和、降解范围广且原材料易得等优点，使其在环境污染治理中具有广阔的应用前景。由于TiO2的禁带宽度为3.2eV，只有受到波长小于或等于387.5nm的光线照射时，其价带上的电子才会被激发到导带上，形成电子-空穴对的氧化-还原体系，因此TiO2光催化氧化技术的光源选择更多定义为紫外光。在紫外光光催化降解有机废水的众多实例中发现，电子-空穴派对将吸附在TiO2表面的OH-、H2O、O2等氧化成羟基自由基·OH、超氧基等，这些高活性的瞬态氧化物能氧化水中大多数的有机污染物及部分无机污染物，包括卤代脂肪烃、染料、硝基芳烃、多环芳烃、杂环化合物、烃类、酚类、表面活性剂、农药等。
在光催化氧化体系中，粉体TiO2催化剂颗粒细小，容易随水相流失，而且呈悬浮态的催化剂颗粒与水的分离过程缓慢而昂贵。此外，分散于水中的悬浮态颗粒对入射光的吸收严重影响了光的传递深度，而且悬浮颗粒容易凝聚而无法连续使用，限制了悬浮态光催化反应器的工程应用。为了避免悬浮态光催化***的不足，TiO2光催化的更多应用研究转向选择合适载体对TiO2催化剂进行负载，载体可选用多种材料，如玻璃、硅胶、陶瓷、砂石、活性炭、金属(线、网、板)以及各种多孔介质。根据载体介质的形状和催化剂负载方式不同，光催化氧化体系主要分为固定床和流化床反应器两种主要类型。在固定床反应器中，负载催化剂处于静止状态，载体表面TiO2与光、气、液反应物接触效率较小，降低了整个光催化氧化体系的处理效率。流化床光催化反应体系中，负载催化剂处于悬浮状态，在气、液混合向上流动过程中提高了反应物之间接触效率。在这种流化态体系中增加内置环管可以提高液体停留时间，在***内形成三相内循环流动状态可以有效提高光催化反应效率，然而这种体系仍然容易受光传递深度和催化剂分离回收不充分的影响。
发明内容
本实用新型提供一种连续流内循环光催化降解水中有机污染物的装置，目的就是以负载TiO2的泡沫镍环状套管作为内管，构建新型的连续流内循环光催化反应器。本实用新型采取的技术方案是：泡沫镍环状套管用十字支架与外部套管固定连接，紫外灯管与十字支架固定连接，进气管与外部套管的底部固定连接，出水管与外部套管上端固定连接，工作区域包括进气管与泡沫镍环状套管间的气水混合区、泡沫镍环状套管内壁与紫外灯之间区域为气水升流区、泡沫镍环状套管外壁与外部套管之间空间属于缓流区，泡沫镍环状套管的上部是气水分离区。
本实用新型还包括：在进气管的前端固定连接微孔曝气盘，进水管与外部套管底部固定连接，该进水管前部外部套管底部是进水缓流区。
本实用新型还包括：在泡沫镍环状套管和紫外灯之间的支架上固定连接4个紫外灯，在该4个紫外灯和原中心紫外灯之间固定连接小直径泡沫镍环状套管。
本实用新型的优点是结构新颖，气、水向上流动过程中不断扰动和穿透泡沫镍环状套管，在反应器内部实现了更为均衡稳定的内循环流，同时这种不断扰动和穿透的持续高紊流状态的水力条件，降低了负载TiO2泡沫镍表层的附着水层厚度，有效增大氧、污水中有机物质与泡沫镍表层TiO2的接触效率，从而保证了整个光催化氧化体系具有很高的传质效率，并且不受光传递深度和催化剂分离回收的影响。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型支撑结构的示意图；
图3是实施例3的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
泡沫镍环状套管3用十字支架与外部套管1固定连接，紫外灯管4与十字支架固定连接，进气管6与外部套管的底部固定连接，出水管7与外部套管上端固定连接，工作区域包括进气管与泡沫镍环状套管间的气水混合区9、泡沫镍环状套管3内壁与紫外灯4之间区域为气水升流区10、泡沫镍环状套管3外壁与外部套管之间空间属于缓流区11，泡沫镍环状套管的上部是气水分离区12。
实施例2
在实施例1的基础上，在进气管的前端固定连接微孔曝气盘2，进水管5与外部套管底部固定连接，该进水管前部外部套管底部是进水缓流区8。
实施例3
在实施例1的基础上，在泡沫镍环状套管3和紫外灯4之间的支架上固定连接4个紫外灯13，在该4个紫外灯和原中心紫外灯之间固定连接小直径泡沫镍环状套管14。
实施例4
在实施例2的基础上，在泡沫镍环状套管3和紫外灯4之间的支架上固定连接4个紫外灯13，在该4个紫外灯和原中心紫外灯之间固定连接小直径泡沫镍环状套管14。
工作过程
以实施例2为例，整个连续流内循环光催化反应器工作区域可分为进水缓流区8、气水混合区9、气水升流区10、缓流区11和气水分离区12五个部分，待处理水经进水管5进入，与缓流区11向下流的水在进水缓流区8混合；气体经进气管6进入微孔曝气盘2被扩散，在气水混合区9与水混合并向上流动，进入气水升流区10；在气水升流区10中气、水不断扰动和穿透泡沫镍，形成的紊流条件降低了负载于泡沫镍上TiO2表面的附着水层厚度，增大气、水中污染物质与TiO2的接触效率。此外，微气泡在气液扰动和穿透泡沫镍的过程中进一步扩散到水中，这种扰动和穿透效应直接提高了光催化氧化***的传质效率。透过泡沫镍的水进入缓流区11，开始向下流动。泡沫镍环状套管内的水、气继续向上流动，在气水分离区12实现气、水分离。处理后的水经出水管7排出。在出水水质不达标的情况下，可以重新由进水管5进入反应器中进行下一个循环，直到出水水质满足要求。
Claims (3)
1.一种连续流内循环光催化降解水中有机污染物的装置，其特征在于：泡沫镍环状套管用十字支架与外部套管固定连接，紫外灯管与十字支架固定连接，进气管与外部套管的底部固定连接，出水管与外部套管上端固定连接，工作区域包括进气管与泡沫镍环状套管间的气水混合区、泡沫镍环状套管内壁与紫外灯之间区域为气水升流区、泡沫镍环状套管外壁与外部套管之间空间属于缓流区，泡沫镍环状套管的上部是气水分离区。
2.根据权利要求1所述的连续流内循环光催化降解水中有机污染物的装置，其特征在于：在进气管的前端固定连接微孔曝气盘，进水管与外部套管底部固定连接，该进水管前部外部套管底部是进水缓流区。
3.根据权利要求1或2所述的连续流内循环光催化降解水中有机污染物的装置，其特征在于：在泡沫镍环状套管和紫外灯之间的支架上固定连接个紫外灯，在该4个紫外灯和原中心紫外灯之间固定连接小直径泡沫镍环状套管。
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|---|---|---|---|---|
| CN102887560A (zh) * | 2012-09-29 | 2013-01-23 | 广西大学 | 三相内循环流化床光催化反应处理污水的方法 |
| CN111268851A (zh) * | 2019-02-25 | 2020-06-12 | 晴邦(上海)环保科技有限公司 | 一种工业废水处理*** |
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