專利名稱：：一種用于飲用水深度處理的光催化集成裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種水處理裝置，具體涉及一種用于飲用水深度處理的光催化集成裝置。
背景技術(shù)：
：飲用水源水的惡化問題已成為制約我國可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的一個突出問題，面對著含有大量現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)引入的各種有毒有害有機物的飲用水源水，傳統(tǒng)的飲用水凈水工藝已不能有效的全面凈化，在加大處理力度的同時，難免提高了各種消毒副產(chǎn)物的含量，而這些已被證明對人體會產(chǎn)生"三致"作用的消毒副產(chǎn)物正嚴(yán)重地威脅著人們的健康。以Ti02光催化劑為代表的半導(dǎo)體光催化氧化技術(shù)以其高的除凈度、無二次污染的完全礦化能力一度成為人們研究的熱點。研究表明，光催化氧化技術(shù)幾乎對所有的有機污染物具有凈化能力，如美國環(huán)境保護局規(guī)定的優(yōu)先控制的污染物中114種有機化合物均被證實可以通過光催化氧化進行降解。氣相光催化技術(shù)已經(jīng)在許多領(lǐng)域內(nèi)有了成熟的應(yīng)用，但液相光催化技術(shù)卻因為效率低和成本高始終未能規(guī)?；瘧?yīng)用于實際。影響液相光催化反應(yīng)效率的因素有催化劑自身的活性、催化劑受光輻照的表面積、催化劑的存在形態(tài)及光源分布、流體流型等。同時研究表明，電能消耗占到光催化水處理裝置運行費用的80%以上。目前已有的光催化水處理裝置中，由于受到催化劑分離回收的限制，往往將催化劑固定化，這樣極大地降低了光催化反應(yīng)的效率；同時，高能耗的電光源也使運行成本居高不下，采用太陽光源的反應(yīng)裝置由于對光催化劑的特殊要求以及復(fù)雜的光源收集系統(tǒng)、對氣候、裝置安裝條件的要求等因素，無法低成本高效的規(guī)模化應(yīng)用到飲用水的深度凈化中。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種用于飲用水深度處理的光催化集成裝置，其特點是催化劑易于分離回收，反應(yīng)效率高，可以連續(xù)深度凈化飲用水中微量至痕量的有毒物質(zhì)，可滿足生活小區(qū)、寫字樓、醫(yī)院、企業(yè)等的分質(zhì)供水工程的需要及應(yīng)對突發(fā)事件對飲用水的需求。本發(fā)明的目的可以通過以下措施來達到一種用于飲用水深度處理的光催化集成裝置，該裝置由緩沖桶1、氣液混合泵2、設(shè)置有一根以上光催化反應(yīng)管的光催化反應(yīng)器3、過濾裝置4及相應(yīng)管路構(gòu)成，其特征在于光催化反應(yīng)管由不銹鋼管5、石英套管6、紫外燈7和導(dǎo)流環(huán)10組成，石英套管6內(nèi)置紫外燈7，并置于不銹鋼管5中央，石英套管6與不銹鋼管5之間的環(huán)隙間距為0.550隱。本發(fā)明的目的還可以通過以下措施來達到導(dǎo)流環(huán)10環(huán)繞在石英套管6外壁，導(dǎo)流環(huán)10寬度在石英套管6與不銹鋼管5之間的環(huán)隙間距范圍內(nèi)，螺距為20150mm。一根以上光催化反應(yīng)管的聯(lián)結(jié)方式采用全部并聯(lián)、全部串聯(lián)或并聯(lián)和串聯(lián)混合。紫外光燈7選用波長范圍為315400mm的近紫外、280315mm的中紫外或180~280mm的遠紫外光源或上述光源的組合光源。氣液混合泵2氣液比為h1007,優(yōu)選氣液比為l:207，出口壓力為04kgf/cm2。本發(fā)明光催化集成裝置的工藝流程為待處理水在緩沖橘l中與顆粒狀或纖維狀光催化劑充分混合后，由高效氣液混合泵2將懸漿態(tài)的處理液與空氣、氧氣或臭氧等氣體在泵內(nèi)進行氣液混合，并送入光催化反應(yīng)器3對污染物進行光催化降解，降解后的水通過過濾裝置4進行過濾，顆粒狀或纖維狀光催化劑隨部分凈化完3水流回緩沖桶1，凈化后的水從過濾裝置另一側(cè)排出。光催化反應(yīng)器3是該裝置的核心部分，它由一根或一根以上S光催化反應(yīng)管連接構(gòu)成。光催化反應(yīng)管由符合衛(wèi)生級標(biāo)準(zhǔn)的兩面拋光的兩端具有法蘭8和進出水口的不銹鋼管5、石英套管6、紫外燈7、與不銹鋼管5配套的法蘭8、密封件9、導(dǎo)流環(huán)10構(gòu)成。本發(fā)明中所使用的氣液混合泵2可以將氣液兩相充分混合，有利于提高光催化反應(yīng)的效率，且省去了氣體增壓和曝氣裝置。進氣可采用常壓或負壓，且可以選擇不同氣體增強凈化能力。本發(fā)明中所使用的光催化反應(yīng)管，采用了加入導(dǎo)流環(huán)10的結(jié)構(gòu)，使得流體在光催化反應(yīng)管內(nèi)有效減小了返混，流動形態(tài)接近活塞流。所述的不銹鋼管5、法蘭8、石英套管6與耐紫外輻射的密封件9相配合，保證了系統(tǒng)的嚴(yán)密性。本發(fā)明的不銹鋼管5與石英套管6之間的環(huán)隙間距是一個重要參數(shù)。它是將紫外光的輻射分布模型與催化劑的類型及催化劑的使用濃度相結(jié)合，得到的使光催化反應(yīng)效率最高的數(shù)值范圍。通過改變光催化反應(yīng)管之間的串、并聯(lián)的不同連接方式和增減光催化反應(yīng)管的數(shù)量，可以達到增加處理能力和提高凈化深度的目的。本發(fā)明的過濾裝置是可以連續(xù)實行固液分離的工業(yè)分離設(shè)備。本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明的優(yōu)點在于凈化效率高、處理能力和凈化深度方便可調(diào)，可以連續(xù)地凈化常規(guī)方法不能除去的飲用水中微量、痕量的有毒有害物質(zhì)。本發(fā)明的核心裝置光催化反應(yīng)管的特殊結(jié)構(gòu)，使得流體在其內(nèi)部以接近活塞流的流型流動，大大地提高了降解效率。本發(fā)明從高效低成本的角度出發(fā)，結(jié)合化學(xué)工程與光輻射理論，將紫外光源、懸浮態(tài)的催化劑存在形態(tài)、活塞流的流動形態(tài)進行了強化、有機結(jié)合。圖1是飲用水深度處理的光催化集成裝置流程圖。圖2是光催化反應(yīng)管的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明做進一步說明本發(fā)明一種用于飲用水深度處理的光催化集成裝置的工藝流程為待處理的含有毒有害有機污染物的水體進入緩沖桶1中與光催化劑充分混合形成反應(yīng)液，反應(yīng)液由氣液混合泵2送入光催化反應(yīng)器3中進行光催化降解反應(yīng)，降解凈化后的水進入過濾裝置4中進行過濾，光催化劑隨部分降解后的水循環(huán)回緩沖桶l(fā)中，經(jīng)過過濾后的凈化水從過濾裝置4側(cè)端流出，出水量可根據(jù)實際情況調(diào)節(jié)。氣液混合泵2的進氣流量可在與液體流量的比值為l:1007之間調(diào)節(jié)，氣體除了采用空氣外，還可以釆用氧氣促進光催化反應(yīng)，采用臭氧協(xié)同光催化反應(yīng)，提高處理能力和凈化度。實施例釆用不同數(shù)量催化反應(yīng)管以不同串并聯(lián)方式連接，甲基橙、氯仿、苯酚為代表有機物，以空氣或臭氧為進氣進行實施例1本實施例以8根光催化反應(yīng)管將2組分別由4根反應(yīng)管串聯(lián)后的串聯(lián)組再并聯(lián)，初始濃度為l.OOppm的甲基橙溶液待處理水，光催化劑按照0.5g/L的劑量根據(jù)裝置持液量進行投加。氣液混合泵的進氣為空氣，進氣液比為l:10。出水量為10L/min時，出水口的水中甲基橙濃度為0.42ppm。實施例29改變操作條件及模型有機物進行試驗，結(jié)果見表l。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>比較例1以8根光催化反應(yīng)管將2組分別由4根反應(yīng)管串聯(lián)后的串聯(lián)組再并聯(lián)，用初始濃度為1.OOppm的甲基橙溶液待處理水，光催化劑按照0.5g/L的劑量根據(jù)裝置持液量進行投加。去除光催化反應(yīng)管的導(dǎo)流環(huán)，關(guān)閉氣液混合泵的進氣口。出水量為10L/min時，出水口的水中甲基橙濃度為0.78ppm。權(quán)利要求1、一種用于飲用水深度處理的光催化集成裝置，該裝置由緩沖桶(1)、氣液混合泵(2)、設(shè)置有一根以上光催化反應(yīng)管的光催化反應(yīng)器(3)、過濾裝置(4)及相應(yīng)管路構(gòu)成，其特征在于光催化反應(yīng)管由不銹鋼管(5)、石英套管(6)、紫外燈(7)和導(dǎo)流環(huán)(10)組成，石英套管(6)內(nèi)置紫外燈(7)，并置于不銹鋼管(5)中央，石英套管(6)與不銹鋼管(5)之間的環(huán)隙間距為0.5～50mm。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化集成裝置，其特征在于導(dǎo)流環(huán)(10)環(huán)繞在石英套管(6)外壁，導(dǎo)流環(huán)(10)寬度在石英套管(6)與不銹鋼管(5)之間的環(huán)隙間距范圍內(nèi)，螺距為20150mm。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化集成裝置，其特征在于一根以上光催化反應(yīng)管的聯(lián)結(jié)方式采用全部并聯(lián)、全部串聯(lián)或并聯(lián)和串聯(lián)混合。4、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化集成裝置，其特征在于紫外光燈(7)，選用波長范圍為315400mm的近紫外、280315mm的中紫外或180280mm的遠紫外光源或上述光源的組合光源。5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化集成裝置，其特征在于氣液混合泵(2)氣液比為l:1007，出口壓力為04kgf/cm2。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的光催化集成裝置，其特征在于氣液混合泵(2)氣液比為l:207。全文摘要本發(fā)明涉及一種飲用水深度處理光催化集成裝置，該裝置由緩沖桶(1)、氣液混合泵(2)、光催化反應(yīng)器(3)中一根或一根以上光催化反應(yīng)管、過濾裝置(4)及相應(yīng)管路構(gòu)成，其特征在于光催化反應(yīng)管由不銹鋼管(5)、石英套管(6)、紫外燈(7)和導(dǎo)流環(huán)(10)組成，石英套管(6)內(nèi)置紫外燈(7)，并置于不銹鋼管(5)中央，石英套管(6)與不銹鋼管(5)之間的環(huán)隙間距為0.5～50mm。本裝置能耗低，除凈度高，具有一定的處理彈性，可以連續(xù)深度凈化水中微量至痕量的有毒物質(zhì)，可滿足生活小區(qū)、寫字樓、醫(yī)院、企業(yè)等的分質(zhì)供水工程的需要及應(yīng)對突發(fā)事件對飲用水的需求。文檔編號C02F1/32GK101104536SQ20071002581公開日2008年1月16日申請日期2007年8月7日優(yōu)先權(quán)日2007年8月7日發(fā)明者新馮,文高飛,東李,偉李,楊祝紅,陸小華申請人:南京工業(yè)大學(xué)