專利名稱：去除水中溴酸鹽的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)便去除水中溴酸鹽的方法和裝置，特別是用于天然 礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)臭氧殺菌工藝后去除水中溴酸鹽，同時(shí)又保 留符合要求的殘留臭氧。
背景技術(shù)：
天然原水中除了存在許多有機(jī)和無(wú)機(jī)物外，同時(shí)也存在ppb量級(jí)的溴
化物(bromides)。目前飲用天然礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)深度處理殺菌 工藝，較多采用臭氧殺菌，并且對(duì)于瓶裝水要求有一定臭氧殘留，可同時(shí) 對(duì)水和瓶蓋消毒。但用臭氧消毒時(shí)，水中溴化物與臭氧反應(yīng)，會(huì)轉(zhuǎn)化成常 規(guī)水處理工藝難以去除的溴酸鹽bromate (Br03')，裝瓶后則留在水中。
溴酸鹽國(guó)際上已被認(rèn)定為2B級(jí)潛在致癌物，世界衛(wèi)生組織和美國(guó)環(huán)保 局所規(guī)定的飲用水中，溴酸鹽最高允許濃度在0.01mg/L以內(nèi)。臭氧是公認(rèn) 的最有效的消毒方法，目前生產(chǎn)生飲水尚未找到比臭氧更有效的殺菌方法， 因此臭氧殺菌副產(chǎn)物——溴酸鹽客觀存在。
中國(guó)專利CN101327985公開(kāi)的催化臭氧化去除水中有機(jī)污染物的方 法，a、以流化床或固定床形式將粒徑為lnm 10cm的固體催化劑放入臭氧 催化氧化接觸反應(yīng)器中，其中固體催化劑總的厚度控制在10 500cm; b、 以1 50m/h的水流速度將待處理水以順流式、.逆流式或混合式的方式引入 反應(yīng)器，反應(yīng)器前或反應(yīng)器中采用鈦板微孔曝氣、立管曝氣或周邊均勻曝 氣進(jìn)行臭氧布?xì)猓粞醯耐都恿繛閘pg/L 100mg/L，然后按臭氧投加量與 過(guò)氧化氫投加量的摩爾比1 : 0.1 1投加過(guò)氧化氫；c、控制臭氧、過(guò)氧化 氫和待處理水的接觸時(shí)間為1 300min，催化劑和含臭氧、過(guò)氧化氫的待處 理水的接觸時(shí)間為1 180min。達(dá)到解決過(guò)氧化氫剩余問(wèn)題，減少溴酸鹽的 生成。此法雖可用于處理飲用水，但投加化學(xué)藥劑量需精確控制，處理工 藝復(fù)雜。
中國(guó)專利CN101439900氧化還原去除水中溴酸鹽的方法，通過(guò)硫酸亞 鐵還原性去除水中溴酸鹽，方法為第一通過(guò)銨鹽和活性炭上微生物硝化 作用控制水中溶解氧濃度處于較低水平；第二通過(guò)硫酸亞鐵的還原性去除 水中溴酸鹽；第三通過(guò)過(guò)濾單元去除水中過(guò)量的鐵離子。系統(tǒng)包括控制水中溶解氧的預(yù)處理工作段、去除溴酸鹽的氧化還原工作段和去除過(guò)量鐵 離子的過(guò)濾處理工作段。對(duì)溴酸鹽的去除率可達(dá)60%以上。此法，處理工 藝復(fù)雜，需增加三段處理，并且為達(dá)到去除溴酸鹽通過(guò)硫酸亞鐵還原，此 后還要再去除過(guò)量鐵離子，處理成本增加較多，并且去除效果不理想，只
能去除60%左右，不適用于水中高濃度溴酸鹽的去除，難以穩(wěn)定達(dá)到飲用
水對(duì)溴酸鹽允許含量標(biāo)準(zhǔn)。
上述二個(gè)專利處理溴酸鹽，不僅皆為工藝復(fù)雜，需要投加化學(xué)藥劑， 造成處理成本加大，還會(huì)改變?cè)焚|(zhì)，以及易引起二次污染。
美國(guó)專利US5609766公開(kāi)了一種用臭氧處理含溴化物水的處理方法， 通過(guò)使水酸化后不易轉(zhuǎn)化成溴酸鹽，抑制臭氧殺菌中溴酸鹽的產(chǎn)生，提出 采用向水中投加二氧化碳?xì)怏w，調(diào)節(jié)水的PH值小于6.5。然而，生產(chǎn)水工 藝中投加氣體工藝復(fù)雜，增加了制水成本，而且只能是抑制溴酸鹽生成， 而不能完成阻斷其產(chǎn)生，生成的溴酸鹽提出可采用合適的活性碳來(lái)吸附， 但缺點(diǎn)是必須選擇特定的活性碳，而且活性碳處理易受被處理水的PH值和 水溫等因素影響，效果不穩(wěn)定，特別是活性碳吸附還同時(shí)將殘留的臭氧也 去除了，不符合瓶裝礦泉水工藝要求。再就是，此方法因使水呈酸性改變 了水的品質(zhì)， 一方面可能腐蝕制水管道及設(shè)備，同時(shí)也不符合市場(chǎng)要求提 供弱堿性健康飲用水的期望。
仍有值得改進(jìn)的地方。

發(fā)明內(nèi)容
.本發(fā)明目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，.提供一種工藝簡(jiǎn)單，只增 加一道工序，處理成本低，去除效率高，不受濃度影響的去除水中溴酸鹽 的方法。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種同時(shí)能保留水中所需臭氧殘留，不改 變?cè)焚|(zhì)的去除水中溴酸鹽的方法。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種能夠?qū)崿F(xiàn)上述目的的去除水中溴酸鹽 的裝置。
本發(fā)明第一目的實(shí)現(xiàn)，經(jīng)申請(qǐng)人對(duì)去除溴酸鹽方法的試驗(yàn)研究，意外 地發(fā)現(xiàn)紫外光對(duì)溴酸鹽具有分解作用，發(fā)現(xiàn)水中溴酸鹽在波長(zhǎng)范圍150-250 nm紫外光照射均會(huì)產(chǎn)生分解，因此提出增加一采用波長(zhǎng)包含150-250 nm紫 外光照射分解溴酸鹽，從而克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的種種不足，實(shí)現(xiàn)本發(fā)明 目的。具體說(shuō)，本發(fā)明去除水中溴酸鹽的方法，其特征是使水經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)介于150-250 nm紫外光照射。
而鑒于紫外光對(duì)臭氧也有分解作用，進(jìn)一步研究溴酸鹽和臭氧的紫外 吸收光譜，發(fā)現(xiàn)臭氧在紫外波段150-210 nm吸收截面很小，在210-310nm 則有吸收分解，尤以在250 nm附近分解最厲害，而紫外波長(zhǎng)介于150-240 nm，溴酸鹽能被高效分解，而臭氧不會(huì)被分解或不會(huì)被完全分解，可以滿 足保留水中所要求的臭氧殘留，因此對(duì)于飲用水，在制水工藝臭氧消毒后， 經(jīng)用150-240 nm紫外光照射，檢測(cè)出水要求溴酸鹽含量不大于0.01mg/L。
本發(fā)明更好的紫外照射光譜為150-210 nm波段，此波段范圍溴酸鹽被 分解，而臭氧幾乎沒(méi)有分解。從工業(yè)實(shí)際應(yīng)用角度，最佳波長(zhǎng)范圍為170-210 nm，可以做成象普通燈管那樣制作光源簡(jiǎn)單，如果波長(zhǎng)低于170nm，則透 過(guò)能力相對(duì)較弱，給實(shí)際工業(yè)應(yīng)用帶來(lái)困難。
研究認(rèn)為紫外光照射分解溴酸鹽，機(jī)理可能是溴酸鹽在150-193 nm波 段，主要通過(guò)水均裂反應(yīng)產(chǎn)生的活性中間體H 和eaq(水合電子)的間接作 用而分解；在193-240 nm波段則主要通過(guò)直接光解作用分解。
本發(fā)明紫外光照射時(shí)間或水流速度，可以根據(jù)處理后溴酸鹽濃度要求， 以及照射光強(qiáng)度、光照深度等綜合確定。例如用于飲用水， 一個(gè)限制條件 是滿足出水溴酸鹽含量不大于0.01mg/L。
所述波長(zhǎng)介于150-250 nm紫外光，特別是波長(zhǎng)介于150-240 nm及 170-210 nm紫外光，試驗(yàn)比較， 一種更好為采用準(zhǔn)分子紫外燈，較其他紫 外燈不僅波長(zhǎng)匹配性好，而且在此輸出波長(zhǎng)范圍光強(qiáng)較高，分解去除水中 溴酸鹽有更高的去除效率和/或處理能力，并可避免對(duì)臭氧的完全分解。
本發(fā)明第二目的實(shí)現(xiàn)，去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是在處理水槽 中放置一支或多支波長(zhǎng)介于150-250 nm的紫外光燈。其中更好為采用波長(zhǎng) 范圍150-240 nm或170-210 nm紫外光。
所說(shuō)處理水槽，主要用于安裝分解溴酸鹽紫外燈和容納處理流體(例如 水)，根據(jù)處理工藝，可以采用類似現(xiàn)有紫外水處理殺菌裝置結(jié)構(gòu)，例如開(kāi) 放式、封閉式；水槽截面形狀也不限，可以是圓形，也可以是其他幾何形 狀；處理方式，可以采用浸沒(méi)式，也可以采用過(guò)流式。
處理水槽， 一種較好采用不銹鋼，可以通過(guò)對(duì)水槽內(nèi)壁拋光，成為具 有反射紫外光的鏡面，有利于提高處理效率。當(dāng)然本領(lǐng)域普通技術(shù)人員也 能夠理解到，還可以采用其他材料或方式，在水槽內(nèi)壁面形成具有反射功 能的鏡面。
5試驗(yàn)比較，紫外燈管管間距、以及燈管與水槽內(nèi)壁間距，以不超過(guò)4cm 具有較好的處理效果和處理能力，最佳尤以不大于2cm為好，具體可以通 過(guò)檢測(cè)紫外光在處理流體中的透入深度確定。
紫外燈發(fā)光驅(qū)動(dòng)電源，可以是現(xiàn)有技術(shù)中通過(guò)對(duì)電極加電使其發(fā)出紫 外光，也可以采用2450MHz微波源，通過(guò)微波藕合傳輸能量使燈管發(fā)出紫 外光。在處理量大時(shí)，本發(fā)明優(yōu)先推薦后者，較易獲得大功率燈管和更高 的紫外光強(qiáng)輸出，用于處理流體結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，操作更簡(jiǎn)便安全。
本發(fā)明去除水中溴酸鹽的方法和裝置，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，處理工藝更 簡(jiǎn)單，且不外加任何制劑，不改變?cè)扑に嚕貏e適合于處理制備天然 礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)，只需在現(xiàn)有天然礦泉水生產(chǎn)線灌裝前增加 一道150-240 nm紫外光照射工藝，可選擇性高效分解制水中產(chǎn)生的溴酸鹽， 達(dá)到約束水中溴酸鹽含量，同時(shí)又能夠滿足灌裝保留臭氧殘留效果，不需 添加任何處理藥劑，也不改變?cè)焚|(zhì)例如PH，不改變礦泉水口味。試驗(yàn) 樣水檢測(cè)未經(jīng)介于150-240 nm波長(zhǎng)紫外光照射，水中含溴酸鹽(以Br03 計(jì))510P g/L，經(jīng)介于150-240 nm波長(zhǎng)紫外光照射，水中含溴酸鹽(以Br03 計(jì))<511 g/L，臭氧仍保持所需余量，表明介于150-240 nm波長(zhǎng)紫外光照 射完全可以選擇性高效分解天然礦泉水中溴酸鹽，分解產(chǎn)物不會(huì)相互反應(yīng) 重新生成溴酸鹽，同時(shí)又不影響預(yù)留臭氧。本發(fā)明方法和裝置，不僅可用 于制備天然礦泉水或山泉水等天然水生產(chǎn)除去溴酸鹽，而且可以用于各種 水中除去溴酸鹽。并由于波長(zhǎng)150-250 nm仍屬紫外光殺菌波段，因而還可 以用于流體(水、氣)的殺菌消毒處理。
以下結(jié)合7個(gè)示例性實(shí)施例，示例性說(shuō)明及幫助進(jìn)一步理解本發(fā)明， 但實(shí)施例具體細(xì)節(jié)僅是為了說(shuō)明本發(fā)明，并不代表本發(fā)明構(gòu)思下全部技術(shù) 方案，因此不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明總的技術(shù)方案限定， 一些在技術(shù)人員看來(lái)， 不偏離本發(fā)明構(gòu)思的非實(shí)質(zhì)性改動(dòng)，例如以具有相同或相似技術(shù)效果的技 術(shù)特征簡(jiǎn)單改變或替換，均屬本發(fā)明保護(hù)范圍。


圖1為本發(fā)明一種實(shí)施例處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為本發(fā)明另一種實(shí)施例處理裝置結(jié)構(gòu)示意圖。 圖3為圖1、 2中截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1:參見(jiàn)圖1、 3，在內(nèi)徑123 mm長(zhǎng)1000 mm的封閉304#不銹鋼管1內(nèi)，并列設(shè)置多支波長(zhǎng)為222nmKrCP準(zhǔn)分子燈管2，內(nèi)壁經(jīng)拋光處 理成鏡面，燈管管間距以及燈管與不銹鋼管腔體內(nèi)壁間距不大于15 mm， 準(zhǔn)分子紫外燈用高頻高壓電源3、通過(guò)硅橡膠導(dǎo)線4向各準(zhǔn)分子燈管2供電 1400W。處理水(經(jīng)臭氧殺菌的飲用天然礦泉水)由進(jìn)口 5進(jìn)入，經(jīng)出水口6 排出，流量為100L/min。檢測(cè)處理前溴酸鹽濃度為0.51 mg/L，處理后水中 溴酸鹽濃度低于所用離子色譜檢測(cè)儀最小檢測(cè)限0.005 mg/L，未能檢出，臭 氧仍保持所需余量。
實(shí)施例2:如實(shí)施例l，其中光源為波長(zhǎng)207nmKrB產(chǎn)準(zhǔn)分子燈，檢測(cè) 具有相近似結(jié)果，臭氧濃度處理前后基本未變化。
實(shí)施例3:如實(shí)施例l，其中光源為波長(zhǎng)190nmKrB^準(zhǔn)分子燈，檢測(cè) 具有相近似結(jié)果，臭氧濃度處理前后基本未變化。
實(shí)施例4:如實(shí)施例1，其中光源為波長(zhǎng)172 nm 乂62*準(zhǔn)分子燈，檢測(cè) 具有相近似結(jié)果，臭氧濃度處理前后基本未變化。
實(shí)施例5:如實(shí)施例l，光源為其輻射光譜中包含175-240nm波段部分 的低壓氪閃光管，分解溴酸鹽檢測(cè)具有相近似結(jié)果，只是處理后臭氧大部分 被分解，可用于對(duì)臭氧殘留無(wú)要求場(chǎng)合水處理。
實(shí)施例6:如實(shí)施例l，光源為其輻射光譜中包含180-240nm波段部分 的中壓汞紫外燈，分解溴酸鹽檢測(cè)具有相近似結(jié)果，只是處理后臭氧大部分 被分解，可用于對(duì)臭氧殘留無(wú)要求場(chǎng)合水處理。
實(shí)施例7:參見(jiàn)圖2，如前述，其中使燈管發(fā)出紫外光工作電源為微波 發(fā)射源.，由磁控管8產(chǎn)生2450MHz微波進(jìn)入諧振腔7，激發(fā)一端插入諧振 腔的燈管2發(fā)光。磁控管發(fā)射微波功率為800W。
對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在本專利構(gòu)思及具體實(shí)施例啟示下，能夠 從本專利公開(kāi)內(nèi)容及常識(shí)直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的一些變形，本領(lǐng)域普通技術(shù) 人員將意識(shí)到也可采用其他方法，或現(xiàn)有技術(shù)中常用公知技術(shù)的替代，以 及特征間的相互不同組合，例如紫外光源的改變，處理水槽的改變，處理 水的改變，處理方式的改變，以及技術(shù)人員理解到的采取加大波長(zhǎng)范圍(包 含150-250 nm紫外光)分解溴酸鹽，用于非瓶裝水的處理，等等的非實(shí)質(zhì)性 改動(dòng)，同樣可以被應(yīng)用，都能實(shí)現(xiàn)與上述實(shí)施例基本相同功能和效果，不 再一一舉例展開(kāi)細(xì)說(shuō)，均屬于本專利保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1、去除水中溴酸鹽的方法，其特征是使水經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)介于150-250nm紫外光照射。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述去除水中溴酸鹽的方法，其特征是使水經(jīng)過(guò)波長(zhǎng) 介于150-240 nm紫外光照射，檢測(cè)出水以溴酸鹽含量不大于0.01mg/L。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述去除水中溴酸鹽的方法，其特征是紫外照射光譜 為170-210 nm。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述去除水中溴酸鹽的方法，其特征是產(chǎn)生 上述紫外光譜為準(zhǔn)分子紫外燈。
5、 去除水中溴酸鹽的裝置，其特征是在處理水槽中放置一支或多支波長(zhǎng) 介于150-250 nm的紫外光燈。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述去除水中溴酸鹽裝置，其特征是紫外光燈光譜范 圍為150-240 nm。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述去除水中溴酸鹽裝置，其特征是紫外光燈光譜范 圍為170-210 nm。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6或7所述去除水中溴酸鹽裝置，其特征是燈管管 間距以及燈管與水槽內(nèi)壁間距不大于4cm。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述去除水中溴酸鹽裝置，其特征是燈管管間距以及 燈管與水槽內(nèi)壁間距不大于2cm。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5、 6、 7或9所述去除水中溴酸鹽裝置，其特征是紫 外燈發(fā)光驅(qū)動(dòng)為2450MHz微波源。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種簡(jiǎn)便去除水中溴酸鹽的方法和裝置，其特征是使水經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)介于150-250nm紫外光照射，特別是用于天然水生產(chǎn)，使水經(jīng)過(guò)波長(zhǎng)介于150-240nm紫外光照射，檢測(cè)出水以溴酸鹽不大于0.01mg/L。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，處理工藝更簡(jiǎn)單，不改變?cè)扑に?，只需在現(xiàn)有天然礦泉水生產(chǎn)線灌裝前增加一道150-240nm紫外光照射工藝，達(dá)到約束水中溴酸鹽含量，同時(shí)又能夠滿足灌裝保留臭氧殘留效果，不需添加任何處理藥劑，也不改變?cè)焚|(zhì)例如pH，不改變礦泉水口味。
文檔編號(hào)C02F1/32GK101585574SQ20091003371
公開(kāi)日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2009年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月2日
發(fā)明者余建軍 申請(qǐng)人:余建軍