本发明专利技术公开设计一套水力空化装置及利用设计的水力空化装置降解苯酚的技术领域，该装置包括循环管、立式储罐、空穴反应器、压力表、流量计、热电偶温度计、离心泵和冷却装置。并且利用了设计的水力空化装置降解苯酚，研究了空化时间、入口压力、pH和苯酚初始浓度不同因素对苯酚降解效果的影响；实验结果表明：空化时间为120min，入口压力为0.4MPa，pH值为3.0，初始浓度为60mg/L时苯酚降解效果最好，降解率可达到55.74%。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种水力空化装置的设计，并利用设计的水力空化装置处理苯酚的
技术介绍
水力空化是指液体物料流经突然缩小的限流区域( 如多孔板、文丘里管等)时，局部产生超真空，使液体急剧大量汽化，产生空泡。随后，当流道突然放大，空泡进入外界相对超高压区发生瞬间溃灭，从而产生强大的冲击波和微射流。即在温和条件下，物料局部可产生高温高压，当体系中存在H2O和溶解O2时，在空泡溃灭所产生的强大冲击波和微射流作用下，空泡内的水蒸气发生热分解反应，产生高活性的·OH和·H，极性难挥发溶质可在该区域内·OH氧化从而达降解有机物污染物的目的。F.G. Hammit. Cavitation and multiphase flow phenomena [M]. New York: Mc Graw-Hill Book Co, 1980. 一文，Hammit通过计算和实测得出游移型空泡溃灭时，近壁处微射流速度可达70m/s～180m/s，在物体表面产生的冲击力可高达140MPa～170MPa，微射流直径约为2μm～3μm，表面受到微射流冲击次数约为100 次/(s·cm2)～1000次/(s·cm2)，冲击脉冲作用时间每次只有几微秒。同时伴随空泡溃灭产生的局部温度可达10000K，温度变化率高达109K/s，并伴有强烈的时速高达400km/h的射流。李念. 对硝基苯酚壅塞空化处理技术与装置的试验研究[D]. 湖南工业大学, 2014.采用壅塞空化处理技术降解硝基苯酚。当背压孔当量直径为5.4mm，对硝基苯酚初始质量浓度1mg/L，pH值为3，处理时间100min时，对硝基苯酚降解率可达到16.9%。水力空化技术是一种新的废水处理技术，具有高的降解能力、设备简单、效率高、低能耗、不产生二次污染等诸多优点。
技术实现思路
本专利技术提供了一种水力空化反应装置及处理苯酚的技术，克服了现有技术之不足，其能有效解决目前利用氧化法处理苯酚不能重复利用氧化剂，并且投资高，条件控制严的问题。本专利技术的目的在于设计一套水力空化装置及采用设计的水力空化装置降解苯酚的技术。本专利技术与其他工艺相比是以机械能方式提供反应所需能量，具有反应条件温和、操作简单、工艺流程短、节能减排、绿色环保、过程易控制和易实现工业化等优点；本专利技术的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种水力空化反应装置及降解苯酚的方法，其特征在于包括循环管、立式储罐、空穴反应器、压力表、温度计、流量计、离心泵和冷却装置；循环管的一端由立式储罐的上端伸入至立式储罐内部，循环管的另一端与立式储罐的下端相连通，在立式储罐外侧靠近立式储罐上端的循环管上固定安装有压力表，靠近立式储罐下端的循环管上固定安装有离心泵，离心泵上端与电磁流量计相连接，电磁流量计上端通过循环管和压力表连接，在此压力表和储罐上端压力表之间通过循环管连接的有空化发生装置（文丘里管），在立式储罐与离心泵之间的循环管上固定安装有相连通的排液管，在排液管上固定安装有排液控制阀，立式储罐的上端有进料口，在立式储罐的上端固定安装有能够测到立式储罐内部温度的测温装置，在离心泵和流量计之间有一个循环管和储罐连接形成旁路，在立式储罐上固定安装有冷却装置，冷却装置上有冷却液进口和冷却液出口。上述空穴反应器为重庆酷博机电工程技术有限公司加工生成的文丘里管空穴反应器。上述测温装置为热电偶。上述冷却装置为夹套，夹套固定安装在立式储罐的外侧壁上，与立式储罐的外侧壁形成环形的冷却空腔，在夹套的上部有冷却液出口，在夹套的下部有冷却液进口；或/和，冷却装置为蛇形管，蛇形管位于立式储罐的内部，蛇形管的上端位于立式储罐的上部外侧为冷却液出口，蛇形管的下端位于立式储罐的下部外侧为冷却液进口。本专利技术的技术方案之二是通过以下措施来实现的：其特征在于按下述步骤进行：第一步，分别称取不同质量的苯酚分别与6L蒸馏水混合，搅拌均匀，并使用H2SO4和NaOH 调节苯酚溶液的pH为1.0至9.0，得到相应浓度的苯酚溶液，待用；第二步，对夹套内的冷却液进行降温，当冷却液的温度降至-10℃时，将苯酚溶液从进料口缓慢倒入立式储罐中，观察测温装置的读数，当测温装置的读数降至5℃时，开启离心泵使苯酚溶液在立式储罐和循环管之间进行循环，通过旁路调节使文丘里管进口压力值分别为0.1MPa至0.5MPa，反应120min，反应结束。本专利技术有益效果：（1）本专利技术的水力空化反应装置是以机械能方式提供反应所需能量，具有反应条件温和、操作简单、工艺流程短、节能减排、绿色环保、过程易控制和易实现工业化等优点；（2）本专利技术通过水力空化装置处理苯酚，可以使苯酚的降解率提高显著。相比化学氧化法处理苯酚，不会产生二次污染。附图说明图1为水力空化装置流程图图2为设计的空化发生器文丘里管图1中符号分别为：1为离心泵，2、3、8和 14均为球阀，4为电磁流量计，5为进口压力表，6为文丘里管，7为出口压力表，9为进料口，10为热电偶温度计，11为冷却空腔， 12为储槽，13为冷肼。具体实施方式以下结合具体实施例详细介绍本专利技术的实现和所产生的有益效果，以帮助阅读者更好地理解本专利技术的实质，但不能理解为对本专利技术实施范围的限定。实施例1采用专利技术水力空化装置处理苯酚，步骤如下：第一步，称取0.24g的苯酚（分析纯）与6L的蒸馏水水混合，此时苯酚浓度为40mg/L，搅拌混合均匀得到苯酚溶液，pH值为6.0，待用；第二步，对夹套内的冷却液进行降温，当冷却液的温度降至-10℃时，将苯酚溶液从进料口缓慢倒入立式储罐中，观察测温装置的读数，当测温装置的读数降至5℃时，开启离心泵使苯酚溶液在立式储罐和循环管之间进行循环，通过旁路调节使进口压力为0.4 MPa，处理第一步中的待用苯酚溶液，反应120min，反应结束，经过对处理之后的溶液检测，并计算得出苯酚降解率为38.51%。实施例2采用专利技术水力空化装置处理苯酚，步骤如下：第一步，称取0.24g的苯酚（分析纯）与6L的水混合，此时苯酚浓度为40mg/L，搅拌混合均匀得到苯酚溶液，pH值为6.0，5份待用；第二步，对夹套内的冷却液进行降温，当冷却液的温度降至-10℃时，将苯酚溶液从进料口缓慢倒入立式储罐中，观察测温装置的读数，当测温装置的读数降至5℃时，开启离心泵使苯酚溶液在立式储罐和循环管之间进行循环，通过旁路调节使进口压力分别为0.1、0.2、0.3、0.4和0.5MPa，处理第一步中相同的待用苯酚溶液，反应120min，反应结束。苯酚浓度40mg/L，处理体积为6L，反应120min，pH值为6.0，不同进口压力对苯酚的降解效果如下表所示。入口压力（MPa）0.10.20.30.40.5苯酚降解率（%）18.1321.6128.9438.5132.35从上表可以看出，当入口压力为0.4MPa 时，苯酚降解率达到最高为38.51%，可以得出水力空化处理苯酚的最佳入口压力为0.4MPa。实施例3采用专利技术水力空化装置处理苯酚，步骤如下：第一步，称取0.24g的苯酚（分析纯）与6L的水混合，此时苯酚浓度为40mg/L，搅拌混合均匀得到苯酚溶液，H2SO4（分析纯）和NaOH （分析纯）调节pH值分别为1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0、8.0本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种水力空化反应装置及降解苯酚的方法，其特征在于包括循环管、立式储罐、空穴反应器、压力表、温度计、流量计、离心泵和冷却装置；循环管的一端由立式储罐的上端伸入至立式储罐内部，循环管的另一端与立式储罐的下端相连通，在立式储罐外侧靠近立式储罐上端的循环管上固定安装有压力表，靠近立式储罐下端的循环管上固定安装有离心泵，离心泵上端与电磁流量计相连接，电磁流量计上端通过循环管和压力表连接，在此压力表和储罐上端压力表之间通过循环管连接的有空化发生装置（文丘里管），在立式储罐与离心泵之间的循环管上固定安装有相连通的排液管，在排液管上固定安装有排液控制阀，立式储罐的上端有进料口，在立式储罐的上端固定安装有能够测到立式储罐内部温度的测温装置，在离心泵和流量计之间有一个循环管和储罐连接形成旁路，在立式储罐上固定安装有冷却装置，冷却装置上有冷却液进口和冷却液出口。
【技术特征摘要】
1.一种水力空化反应装置及降解苯酚的方法，其特征在于包括循环管、立式储罐、空穴反应器、压力表、温度计、流量计、离心泵和冷却装置；循环管的一端由立式储罐的上端伸入至立式储罐内部，循环管的另一端与立式储罐的下端相连通，在立式储罐外侧靠近立式储罐上端的循环管上固定安装有压力表，靠近立式储罐下端的循环管上固定安装有离心泵，离心泵上端与电磁流量计相连接，电磁流量计上端通过循环管和压力表连接，在此压力表和储罐上端压力表之间通过循环管连接的有空化发生装置（文丘里管），在立式储罐与离心泵之间的循环管上固定安装有相连通的排液管，在排液管上固定安装有排液控制阀，立式储罐的上端有进料口，在立式储罐的上端固定安装有能够测到立式储罐内部温度的测温装置，在离心泵和流量计之间有一个循环管和储罐连接形成旁路，在立式储罐上固定安装有冷却装置，冷却装置上有冷却液进口和冷却液出口。2.根据权利要求1所述的水力空化反应装置，其特征在于空穴反应器为重庆酷博机...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘月娥，李改锋，马凤云，王金榜，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：新疆;65
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