專利名稱：旋流式光催化反應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新型光催化水處理結(jié)構(gòu)，適用于飲用水處理及低污染水質(zhì)處理， 是一種高效、節(jié)能、環(huán)保的水處理結(jié)構(gòu)。屬于環(huán)境保護(hù)設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
飲用水安全涉及國家、百姓利益，是解決好經(jīng)濟(jì)發(fā)展與百姓健康的重大課題，近年來備受關(guān)注。
光催化水凈化處理的原理是采用復(fù)合半導(dǎo)體光催化膜，吸收紫外燈中的可見光及紫外輻射，產(chǎn)生光生電子及光生空穴電子對，形成羥基自由基，對水中的有毒有機物進(jìn)行無毒化處理，從而產(chǎn)生水凈化效果，無需在水中添加任何試劑，因此是一種綠色水處理方式。
光催化氧化聚合現(xiàn)象是指帶有雙鍵的有機物被光催化氧化時，雙鍵會被打開，開鍵處置換的新基團(tuán)使有機分子處于極性狀態(tài)，極容易與水中的微粒吸附，因此可以通過絮凝、活性炭吸附的方式去除。
旋流是自然界中最易發(fā)生的一種現(xiàn)象，在圓型的容器內(nèi)只需很小的動力，就可以使溶液形成旋流，使傳質(zhì)快速攪拌。因此旋流是最節(jié)能的攪拌形式。
目前已報道光催化反應(yīng)器普遍采用內(nèi)置式光催化反應(yīng)器，存在經(jīng)濟(jì)性、結(jié)構(gòu)性差等缺點，此外，反應(yīng)器內(nèi)水流傳質(zhì)效率不高，影響光催化效果，同時沒有利用光催化氧化出現(xiàn)的聚合現(xiàn)象，采用常規(guī)活性炭過濾(或砂濾器)參與協(xié)同反應(yīng)，減少光催化處理時間，提高處理流量，這些都導(dǎo)致光催化水凈化技術(shù)難以實際使用。
CN1268559C 一種家庭式光催化飲用水凈化裝置，它包括流速控制器、初級處理裝置、光催化處理裝置和儲水器；光催化處理裝置為立罐式結(jié)構(gòu)，它包括紫外光源及其玻璃管護(hù)套、內(nèi)壁涂有光催化膜玻璃管、外套，水從底部進(jìn)，下蓋側(cè)面出水。
CN101143739A 一種新型光催化水處理系統(tǒng)，由水泵、水處理裝置、控制模塊、換向閥、三通和紫外線燈管組成，水處理裝置內(nèi)設(shè)有多層光催化泡沫金屬組件，該多層光催化泡沫金屬組件在水處理裝置中形成曲線形成“S”形水流通道。發(fā)明的優(yōu)點是通過形成有效的水流，提高光催化效果，缺點是水流的速度較慢，能耗較高。
CN100348506C高效光催化水處理的方法與設(shè)備，采用內(nèi)壁負(fù)載有Ti02膜的陶瓷或炻器管為元件，立式安裝膜反應(yīng)管，采用塑料管夾套固定，膜管兩端采用不銹鋼法蘭密封，廢水由底部經(jīng)分布器均勻進(jìn)入膜管并由上端出口流出。設(shè)備配置有回流裝置，確保反應(yīng)管內(nèi)的流態(tài)為湍流。通過回流裝置使反應(yīng)器內(nèi)形成湍流，湍流只能保持在反應(yīng)器底部，向上傳遞能力不足，光催化效果提高有限。
上述一種家庭式光催化飲用水凈化裝置、一種新型光催化水處理系統(tǒng)、高效光催化水處理的方法與設(shè)備，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)都比較復(fù)雜，造價高，“一種家庭式光催化飲用水凈化裝置”采用靜態(tài)水處理方式，光催化效果不明顯?！耙环N新型光催化水處理系統(tǒng)”、“高效光催化水處理的方法與設(shè)備”雖然通過外加水泵在進(jìn)行循環(huán)水處理的同時，在反應(yīng)器內(nèi)形成 “S”水流和“湍流”強化傳質(zhì)與光催化膜接觸，提高光催化效果。但傳質(zhì)與光催化膜接觸的速度受水流方式影響，光催化效果提高不大，同時由于受到光催化膜有效膜面積的限制，反應(yīng)器內(nèi)光催化膜產(chǎn)生的氧化量十分有限，因此利用光催化膜的氧化能力對雙鍵有機物實施開鍵，利用開鍵后的有機物出現(xiàn)的極性狀態(tài)，采用傳統(tǒng)的工藝如活性炭吸附協(xié)同作用，將這些有機物進(jìn)行清除，才能使光催化技術(shù)真正應(yīng)用到水凈化處理領(lǐng)域。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種旋流式光催化反應(yīng)裝置，提供一種水凈化裝置的核心結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的還在于光催化反應(yīng)器采用旋流技術(shù)，外殼與光催化反應(yīng)膜管采用一體化的鋁合金管(或不銹鋼管)，活性炭過濾器(或砂濾器)與光催化反應(yīng)協(xié)同作用。
本發(fā)明的技術(shù)方案在于一種旋流式光催化反應(yīng)裝置，它包括初級處理裝置，采用硅藻土過濾器，去除自來水中的懸殊物，保護(hù)水質(zhì)的澄清，過濾器可重復(fù)使用；
旋流式光催化反應(yīng)器，還原水中的氯氣，將水中帶有雙鍵的有機物開鍵，殺菌滅藻；其特征是旋流式光催化反應(yīng)器包括內(nèi)壁負(fù)載有光催化膜的鋁合金管(或不銹鋼管)，所述鋁合金管(或不銹鋼管)的兩端配有用于密封的塑料端蓋，所述塑料端蓋的一側(cè)安裝一支紫外燈，所述塑料端蓋的另一側(cè)安裝有內(nèi)置式的攪拌電機。塑料端蓋內(nèi)裝有食品級的O 型密封圈或密封墊，用于與鋁合金管(或不銹鋼管)的密封。處理水從兩側(cè)塑料端蓋進(jìn)出；
鋁合金管(或不銹鋼管)在負(fù)載光催化膜之前需對內(nèi)壁進(jìn)行鈍化或負(fù)載一層硅膜，也可以在鈍化的基礎(chǔ)上負(fù)載一層硅膜，以防止鋁合金管內(nèi)壁被光催化膜氧化腐蝕。
活性炭過濾器(或砂濾器)參與光催化的協(xié)同作用，帶雙鍵的有機物被光催化氧化開鍵后會出現(xiàn)聚合現(xiàn)象，很容易被活性炭(或砂濾器)吸附。
本發(fā)明的特點是采用硅藻土過濾，避免光催化膜受顆粒物的污染，影響光催化的效果；外殼與光催化膜一體化，反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡單；反應(yīng)器旋流方式加快傳質(zhì)與光催化膜接觸，能耗低，光催化效果更充分；光催化氧化開鍵后的有機物通過活性炭(或細(xì)砂)來吸附， 水凈化效果更好。適用于飲用水的凈化處理，也適用于微污染的工業(yè)廢水、生活廢水和天然水的有機物降解和滅菌處理。


圖I為旋流式光催化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)圖。
圖2為旋流式光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
實施例一
本實施例的旋流式光催化反應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖I所示，自來水經(jīng)進(jìn)水口 I進(jìn)入硅藻土過濾器2，再進(jìn)入旋流式光催反應(yīng)器3，經(jīng)活性炭過濾器4吸附后，凈化水從出水口 5流出。
實施例二
本實施例的旋流式光催化反應(yīng)裝置采用旋流式光催化器的基本結(jié)構(gòu)如圖2所示， 旋流式光催化器采用內(nèi)壁負(fù)載有復(fù)合光催化膜的鋁合金管4，鋁合金管4的兩端有外牙，一端與裝有紫外燈10的端蓋2連接，另一端與裝有攪拌電機5的端蓋6連接。內(nèi)置在端蓋6 中的攪拌電機5的電線通過一個密封件8和止緊并帽9密封。端蓋6上有進(jìn)水接頭11，端蓋2上有出水接頭I。鋁合金管4兩側(cè)端蓋2、6內(nèi)裝有O型密封圈或密封墊3、7，組裝時， 將兩側(cè)端蓋2、6與鋁合金管4兩端外牙旋緊即可。
實施例三
本實施例的旋流式光催化反應(yīng)裝置的鋁合金管(或不銹鋼管)內(nèi)壁的鈍化及負(fù)載硅膜
I、將加工好的鋁合金管進(jìn)行內(nèi)壁鈍化處理，可采用濃硫酸或濃硝酸或濃硫酸和濃硝酸的混合液浸泡法進(jìn)行鈍化，鈍化后的鋁合金管內(nèi)壁會形成一層致密的保護(hù)膜。
2、鋁合金管內(nèi)壁硅膜的負(fù)載將硅酸丁酯、水、硝酸、酒精按一定比例配制成溶膠， 采用拉膜法對內(nèi)壁進(jìn)行涂覆，晾干后加溫至200至300°C，在鋁合金管內(nèi)壁形成一層厚度約為10 50nm的二氧化硅薄膜層。
實施例三
按照實施例2的結(jié)構(gòu)，反應(yīng)器外殼采用鈍化后的鋁合金管，負(fù)載復(fù)合光催化膜，紫外燈光源為12W、波長為365nm，攪拌電機功率為2W，反應(yīng)器凈容量為I. 3升，反應(yīng)速率為每小時I升凈化水。
對比例I
將5升自來水采用蒸發(fā)法濃縮1000倍，得樣水I。
將5升經(jīng)活性炭過濾后的自來水采用蒸發(fā)法濃縮1000倍，得樣水2。
將5升經(jīng)活性炭、光催化處理過的自來水采用蒸發(fā)法濃縮1000倍，得樣水3。
將5升經(jīng)光催化、活性炭過濾后的自來水采用蒸發(fā)法濃縮1000倍，得樣水4。
樣水2較樣水I脫色率為50 %。
樣水3較樣水I脫色率為60 %。
樣水4較樣水I脫色率為90 %。
結(jié)果顯示，經(jīng)光催化后，再采用活性炭吸附脫色效果最為顯著，說明經(jīng)光催化后水中的有機物更容易被活性炭吸附，水凈化效果更好。
對比例2
將亞甲基蘭溶液分別放入兩個旋流反應(yīng)器內(nèi)，其中一個攪拌電機打開產(chǎn)生旋流， 另一個關(guān)閉處于靜態(tài)。同時打開紫外燈，二個小時后，產(chǎn)生旋流的反應(yīng)器亞甲基蘭脫色率為 96 %，靜態(tài)反應(yīng)器內(nèi)的亞甲基蘭脫色率僅為40 %。說明同等反應(yīng)條件下，旋流反應(yīng)器反應(yīng)速率是靜態(tài)反應(yīng)器的一倍以上。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明涉及ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，屬于水浄化處理技術(shù)領(lǐng)域。該裝置包括 初級過濾裝置，選用硅藻土過濾器，去除水中的懸浮顆粒物，以保護(hù)光催化反應(yīng)器的光催化膜長期有效。
旋流式光催化反應(yīng)器包括內(nèi)壁負(fù)載有光催化膜的鋁合金管(或不銹鋼管)，所述鋁合金管(或不銹鋼管)的兩端配有用于密封的塑料端蓋，所述塑料端蓋的ー側(cè)安裝一支紫外燈，所述塑料端蓋的另一側(cè)安裝有內(nèi)置的攪拌電機。塑料端蓋內(nèi)裝有食品級的O型密封圈或密封墊，用于與鋁合金管(或不銹鋼管)的密封。處理水從兩側(cè)塑料端蓋進(jìn)出。
鋁合金管(或不銹鋼管)內(nèi)壁負(fù)載光催化膜之前，需進(jìn)行鈍化處理，或負(fù)載ー層ニ氧化硅膜，或鈍化后負(fù)載ニ氧化硅膜。
終端活性炭過濾器(或砂濾器)，將水體中被光催化氧化過的有機物吸附。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征是配置有旋流裝置的反應(yīng)器強化傳質(zhì)效果，活性炭過濾器(或砂濾器)協(xié)同光催化處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征是初級為硅藻土過濾器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征在于所述鋁合金管(或不銹鋼管)內(nèi)壁負(fù)載有光催化膜，鋁合金管(或不銹鋼管)兩端有外牙，能與兩側(cè)塑料端蓋快速密封。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征在于所述鋁合金管(或不銹鋼管)與兩側(cè)塑料端蓋之間用食品級O型圈密封或密封墊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征在于兩側(cè)塑料端蓋ー側(cè)安裝紫外燈，另ー側(cè)塑料端蓋內(nèi)置攪拌電機。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征在于鋁合金管(或不銹鋼管)內(nèi)壁在負(fù)載光催化膜之前，需進(jìn)行鈍化處理，或負(fù)載ー層ニ氧化硅膜，或鈍化后負(fù)載ニ氧化硅膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征在于所述兩側(cè)塑料端蓋有進(jìn)出水接ロ，以便與硅藻土過濾器及活性炭過濾器(或砂濾器)連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求8中所述的ー種室內(nèi)光催化水浄化反應(yīng)裝置，其特征是活性炭過濾器(或砂濾器)為光催化反應(yīng)的協(xié)同裝置，利用光催化對帶有雙鍵有機物氧化后出現(xiàn)的聚合現(xiàn)象，吸附被光催化氧化過的有機物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種室內(nèi)光催化水凈化反應(yīng)裝置，該裝置包括初級過濾裝置，選用硅藻土過濾器；光催化反應(yīng)器采用旋流式光催化反應(yīng)器，反應(yīng)器采用外殼與光催化膜一體化的鋁合金管(或不銹鋼管)，管的兩端配有用于密封的塑料端蓋，塑料端蓋的一側(cè)安裝一支紫外燈，塑料端蓋的另一側(cè)安裝有內(nèi)置的攪拌電機。塑料端蓋內(nèi)裝有食品級的0型密封圈或密封墊，用于與鋁合金管(或不銹鋼管)的密封，處理水從兩側(cè)塑料端蓋進(jìn)出；終端活性炭過濾器(或砂濾器)為光催化反應(yīng)的協(xié)同裝置，利用光催化對帶有雙鍵有機物氧化后出現(xiàn)的聚合現(xiàn)象，吸附被光催化氧化過的有機物。該裝置適用于飲用水的凈化處理，也適用于微污染的工業(yè)廢水、生活廢水和天然水的有機物降解和滅菌處理。
文檔編號C02F1/32GK102976533SQ20121043082
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月2日
發(fā)明者馮冠華, 嚴(yán)文強 申請人:馮冠華