一种微波紫外TiO2光催化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微波紫外TiO2光催化装置，它包括微波发射结构、水腔室、微波紫外无极灯、曝气管道和排气管道，水腔室的外周设有微波发射结构，水腔室的一侧上部设有水流入口管路，水腔室的另一侧下部设有水流排出管路，水腔室的外侧下部设有曝气管道，曝气管道通过分支气管与水腔室的内部相通，水腔室的上部设有排气管道；所述水腔室的内部均布有非波材料支撑骨架，非波材料支撑骨架的外表面设有载TiO2的吸附性材料；所述水流入口管路上设有试剂加料管路，试剂加料管路与水流入口管路相通；该结构通过微波、紫外光和催化剂的协同作用，使得污染物的降解效率显著提高、浓度范围更广，特别是对于难降解有机物具有快速高效的处理效果。

【技术实现步骤摘要】
一种微波紫外TiO2光催化装置
本专利技术属于光催化
，尤其涉及一种微波紫外TiO2光催化装置。
技术介绍
随着工农业的快速发展，环境有机污染物向环境中的输入不断增加。这类污染物中存在大量具有高毒性、高累积、难降解、可远距离迁移等特点的物质，这些物质在土壤、水体、动植物体内等环境中进行迁移，造成环境污染问题，而且有可能接触人体和被人体吸收，对人类健康造成威胁。因此，寻找一种高效可行的去除环境有机污染物是十分必要的。本专利技术就是在改良光催化氧化技术的过程中发展起来的一种新型高级氧化处理技术。微波(MW)是无线电波中一个有限频带的电磁波，其频率范围为300MHz--300GHz[1]。微波在穿越玻璃、塑料和瓷器过程中几乎不被吸收，但水、食品则会快速吸收微波从而使自身发热，从而达到加热的目的。这种加热技术具有速度快、效率高、条件温和、选择性强、可操控性强且可不与受热物接触等优点，被广泛应用到环境治理、化工应用、材料植被、食品加工、分析化学等领域。在降解环境污染水体中的污染物时，一些物质在常规条件下降解效率低，属于非催化剂，但是在微波辐射下，可以在表面产生“热点”效应，从而转化成为高效催化剂；同样道理，微波作用于传统的催化剂，则可以提高原催化剂的催化效率。紫外光的波长范围为10～400nm，介于可见光和X射线电磁辐射之间。紫外波能量较高，能破坏有机物结构，在紫外照射条件下，可以有效地降解环境中的有机污染物。尤其是在处理体系中添加氧化剂时，降解效果会大大提高。这是由于这些氧化剂在紫外光的作用下可以产生相应的氧化性更高的自由基，加速有机污染物的降解。比如H2O2被紫外光激发生成羟基自由基OH·。OH·的氧化还原电位为2.8V，是仅次于氟原子的，自然界中第二个最活泼的反应物。OH·具有非常高的氧化性，并且可以非选择性攻击大部分有机污染物，从而降解有机污染物。TiO2是环境保护领域中应用最广泛的基准光催化剂，在紫外辐射作用下，催化剂TiO2表面会形成电子(e–)～空穴(h+)对，参与到有机污染的降解反应中。UV/TiO2光催化技术具有氧化还原性强、光催化效率高、成本低、无二次污染、稳定性高等优点。因此，UV/TiO2光催化是一种很有应用前景的废水处理技术。当微波辐射邂逅UV/TiO2光催化体系，就形成了一种新型的环境有机污染物的处置技术-MW/UV/TiO2光催化技术。它集合了MW辐射和UV/TiO2光催化技术的优点，通过微波、紫外光和催化剂的协同作用，使得污染物的降解效率显著提高、浓度范围更广，特别是对于难降解有机物具有快速高效的处理效果。如专利CN101502782B采用微波无极紫外光催化对秸秆、稻草、蔗渣、水生植物、动物粪便、垃圾或有机废水进行处理。Zhang(X.Zhang,G.Li,Y.Wang,DyesPigments,2007,74,536–544.)选择具有代表性偶氮染料——活性艳红X-3B作为目标污染物，研究了染料废水在微波辅助光催化氧化反应，染料废水X-3B的脱色率在180min内能达到100％，TOC去除率能达到65％。Zhang(X.Zhang,G.Li,Y.Wang,DyesPigments,2007,74,536–544.)选择具有代表性偶氮染料——活性艳红X-3B作为目标污染物，研究了染料废水在微波辅助光催化氧化反应，染料废水X-3B的脱色率在180min内能达到100％，TOC去除率能达到65％。熊重铎(熊重铎.蒽醌染料茜素绿模拟废水的微波无极紫外光催化氧化降解过程的研究[D].东华大学，2015)利用微波无极紫外光催化氧化降解了废水中蒽醌染料茜素绿，降解90min内，体系的TOC的去除率能达到82.78％。SangminJeong等人(SangminJeong,HeonLee,HyunwoongPark,etal.CatalysisToday,2018,307,65–72.)采用MW/UV/TiO2光催化技术降解了硝基苯，在最佳工艺条件下，硝基苯的去除率100min内可以达到99％。但是，目前MW/UV/TiO2光催化技术仅停留在实验室理论研究阶段，即实验室试验阶段：采用家用微波炉作为微波发射装置，反应体系的容器一般为烧杯或者简单改造后的光催化器皿；而且本专利涉及的处置目标污染水体是流动连续的，实现了模块化，并且也避免了水体被微波过度加热引起的负面修复效果。实验室阶段的研究无法实现环境修复工作的连续化和工程化。本专利技术专利涉及微波发射装置重新设计为专用的，适用于连续作业的装置，从而拓展了MW/UV/TiO2光催化技术在环境修复领域的应用，更加具有实际应用性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种微波紫外TiO2光催化装置，该装置微波辐射结合UV/TiO2光催化是一种新型高级氧化处理技术。它集合了MW辐射和UV/TiO2光催化技术的优点，通过微波、紫外光和催化剂的协同作用，使得污染物的降解效率显著提高、浓度范围更广，特别是对于难降解有机物具有快速高效的处理效果。为了实现上述目的，本专利技术所采取的技术方案是：本专利技术提供了一种微波紫外TiO2光催化装置，它包括微波发射结构、水腔室、微波紫外无极灯、曝气管道和排气管道，水腔室的外周设有微波发射结构，水腔室的一侧上部设有水流入口管路，水腔室的另一侧下部设有水流排出管路，水腔室的外侧下部设有曝气管道，曝气管道通过分支气管与水腔室的内部相通，水腔室的上部设有排气管道；所述水腔室的内部均布有非波材料支撑骨架，非波材料支撑骨架的一端通过支座交错分布在水腔室的内侧壁的上端面及水腔室的内侧壁的下端面上，非波材料支撑骨架的另一端设有微波紫外无极灯，微波紫外无极灯的自由端伸出水腔室且该端悬空设置，分支气管交叉分布在相邻的两根非波材料支撑骨架之间，非波材料支撑骨架的外表面设有载TiO2的吸附性材料；所述水流入口管路上设有试剂加料管路，试剂加料管路与水流入口管路相通，沿着水流方向在水流入口管路的入口与试剂加料管路之间的水流入口管路上依次设有过滤网和水阀，曝气管道的进气处设有第一进气阀。根据上述的微波紫外TiO2光催化装置，所述微波发射结构主要由磁控管、波导管和微波腔室组成，微波腔室内设有磁控管和波导管，磁控管水平设置在水腔室的外侧上方，磁控管的下方竖直均布有至少两根波导管，波导管与磁控管相通；所述微波腔室内设有水腔室，水腔室的外侧上方设有波导管；所述水流入口管路与曝气管道均从微波腔室内的外侧引入，水流排出管路从微波腔室内的外侧引出，试剂加料管路设置在微波腔室的外部。根据上述的微波紫外TiO2光催化装置，所述水流入口管路的入口处设有进口控水阀，进口控水阀与过滤网之间设有杂物排出管路，杂物排出管路的排出端设有堵塞物储室，杂物排出管路上设有第四进气阀；所述曝气管道上还设有第二进气阀，第一进气阀与第二进气阀之间的曝气管路之间设有吹气管路，吹气管路上设有第三进气阀，吹气管路的另一端设置在进口控水阀与过滤网之间的水流入口管路上，吹气管路均与曝气管路及水流入口管路相通。根据上述的微波紫外TiO2光催化装置，所述相邻的两根非波材料支撑骨架之间水平还设有微波紫外无极灯。根据上述的微波紫外TiO2光催化装置，所述支座可拆卸地固定在水腔室的内侧壁上。根据上述的微波紫外T本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微波紫外TiO2光催化装置，其特征在于它包括微波发射结构、水腔室、微波紫外无极灯、曝气管道和排气管道，水腔室的外周设有微波发射结构，水腔室的一侧上部设有水流入口管路，水腔室的另一侧下部设有水流排出管路，水腔室的外侧下部设有曝气管道，曝气管道通过分支气管与水腔室的内部相通，水腔室的上部设有排气管道；所述水腔室的内部均布有非波材料支撑骨架，非波材料支撑骨架的一端通过支座交错分布在水腔室的内侧壁的上端面及水腔室的内侧壁的下端面上，非波材料支撑骨架的另一端设有微波紫外无极灯，微波紫外无极灯的自由端伸出水腔室且该端悬空设置，分支气管交叉分布在相邻的两根非波材料支撑骨架之间，非波材料支撑骨架的外表面设有载TiO2的吸附性材料；所述水流入口管路上设有试剂加料管路，试剂加料管路与水流入口管路相通，沿着水流方向在水流入口管路的入口与试剂加料管路之间的水流入口管路上依次设有过滤网和水阀，曝气管道的进气处设有第一进气阀。

【技术特征摘要】
1.一种微波紫外TiO2光催化装置，其特征在于它包括微波发射结构、水腔室、微波紫外无极灯、曝气管道和排气管道，水腔室的外周设有微波发射结构，水腔室的一侧上部设有水流入口管路，水腔室的另一侧下部设有水流排出管路，水腔室的外侧下部设有曝气管道，曝气管道通过分支气管与水腔室的内部相通，水腔室的上部设有排气管道；所述水腔室的内部均布有非波材料支撑骨架，非波材料支撑骨架的一端通过支座交错分布在水腔室的内侧壁的上端面及水腔室的内侧壁的下端面上，非波材料支撑骨架的另一端设有微波紫外无极灯，微波紫外无极灯的自由端伸出水腔室且该端悬空设置，分支气管交叉分布在相邻的两根非波材料支撑骨架之间，非波材料支撑骨架的外表面设有载TiO2的吸附性材料；所述水流入口管路上设有试剂加料管路，试剂加料管路与水流入口管路相通，沿着水流方向在水流入口管路的入口与试剂加料管路之间的水流入口管路上依次设有过滤网和水阀，曝气管道的进气处设有第一进气阀。2.根据权利要求1所述的微波紫外TiO2光催化装置，其特征在于：所述微波发射结构主要由磁控管、波导管和微波腔室组成，微波腔室内设有磁控管和波导管，磁控管水平设置在水腔室的外侧上方，磁控管的下方竖直均布有至少两根波导管，波导管与磁控管相通；所述微波腔室内设有水腔室，水腔室的外侧上方设有波导管；所述水流入口管路与曝气...

【专利技术属性】
技术研发人员：高翠萍，夏辉，杨悦锁，王云龙，温玉娟，宋晓明，赵传起，刘晓璐，
申请(专利权)人：沈阳大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21