光电协同高效净化饮用水的技术及其装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种联合应用紫外光解和电解催化的方法高效净化饮用水的技术和使用该技术的装置。该技术装置的组成包括，集成的光解电解一体化反应器、紫外灯、作为电解阳极的网孔材料的内筒筒体和作为电解阴极的反应器的外筒筒体。本发明专利技术的技术和装置利用紫外灯发出的紫外光的光解和电极电解的联合作用，通过产生具有协同增效作用的净水效应，可迅速有效降解水中的有机污染物，尤其对于常规水质净化技术难以去除的难降解的消毒副产物和有毒有害化合物等具有深入的去除效果。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术公开了一种联合应用紫外光解和电解催化的方法高效净化饮用水的技术和使用该技术的装置。该技术的组成包括，集成的光解电解一体化反应器、其中的紫外灯以及作为电解阳极的网孔材料的内筒筒体和作为电解阴极的反应器外筒筒体。本专利技术的技术和装置利用紫外灯发出的紫外光的光解和高效电极电解产生的具有协同作用的净水效应，可以迅速彻底有效降解水中的有机污染物质，尤其对于常规水质净化技术难以去除的难降解的消毒副产物和有毒有害化合物等具有彻底的去除效果，深度净化水质。目前用于饮用水净化的方法设备多样，处理效果与技术经济效益也各有长短，但多数功能单一，或需要繁琐的配套措施。大多数水源水都一定程度上受到微量有机物的污染，常规的水处理工艺不仅对某些有机污染物去除作用有限，更会在处理过程中由于使用氯气等预氯化消毒而产生了多种有毒有害副产物。反渗透技术理论上可以去除水中的微量有机物，但成本很高，而且只是截留浓缩转移了大部分的污染物，需要进一步进行处理。光催化技术等高级氧化技术在使水中的微量有机污染物彻底无机化方面具有很好的应用前景，但目前在催化剂固化、再生等方面尚不成熟。目前尚无很好的去除水中微量或少量的有机污染物的方法。本专利技术的技术原理是，结合紫外光解和直流电解的优点，在同一反应器内形成均一的电场和光场，充分发挥紫外光解对大分子有机物的光致分解作用、功能性电极的直流电解对小分子有机物的阳极氧化和光电激发产生羟基自由基对有机污染物的氧化降解作用，使得水中有机物的降解矿化程度大大提高，以至于无机化，从而彻底去除饮用水中的难降解的有毒有害有机物。同时，紫外光和直流电解均能杀灭水中的微生物，电解的阴极还原作用对水中的重金属离子有去除作用，二者的联用使水质得到有效保证。本专利技术的目的是利用紫外光解和直流电解的协同作用，迅速有效的同步去除水中的微量有机污染物质、细菌等病原体以及重金属等无机污染物离子，保证高质量的饮用水净化效果。本专利技术的方法是构建一个集成的一体化电解池和光解池作为反应器，以同轴筒形电极和紫外灯在轴向排列，其中以网孔式的内筒作为阳极可以保证紫外光的穿透，外筒作为阴极可以最大限度地利用反应器容积。此外，在装置的进水口有布水装置以保证反应器内水流均匀。本专利技术的装置的构造如附附图说明图1所示。在反应器的中央放置有紫外灯(7)，之外放置石英套管(6)，之外是圆筒形的外筒体即阴极(4)。使用的紫外灯(7)可以是254nm、365nm或位于紫外辐射区域的其它波长的管形发光装置。阴极材料可以是不锈钢、不锈钢筒内衬石墨、或其它稳定的阴极材料。紫外灯(7)和石英套管(6)之间以半环形胶圈(9)相互固定，保持必要的透气性和密封性。石英套管(6)和外筒体(5)之间通过密封圈(10)压紧密封。在筒体(5)底部上有绝缘材料制成的布水垫层(3)，其上放置圆筒形网孔材料的内筒体即阳极(5)。阳极是具有较高氧的过电位的功能性电极，可以是二氧化钌/钛基电极、二氧化钛/钛基电极、二氧化铅/钛基电极或其它无毒、不溶性的功能电极。布水垫层(3)即起隔离阴极、阳极的绝缘作用，也作为布水装置使进水分布均匀。布水垫层(3)使用的绝缘材料可以是聚四氟乙烯或其它高级工程塑料；也可以分别使用绝缘材料制作垫层，其下用金属的布水装置。直流电源(1)分别和阳极内筒(5)和阴极外筒(4)相连。装置的下端在布水垫层(3)以下部位有进水管(2)，在装置的顶端有出水管(8)。本专利技术的装置的操作过程是给阴极外筒和阳极内筒间加上适当的直流电压，给紫外灯通电工作，之后通水即可。为防止未知断水造成不良影响，可以安装断水报警、程控制水、工作电流监控及紫外灯工作状态监控等辅助设施。本专利技术具有净水、灭菌效果可靠，大幅度降解水中的有机污染物且无二次污染的特点，尤其对于常规方法难以处置的各种难降解有机污染物的去除具有突出的技术优势。附图简要说明图1是本专利技术的光电协同高效净化饮用水装置的示意图实施例实施例1 利用蒸馏水配制成含有难降解化合物邻氯代苯酚(2-Chlorophenol，2-CP)含量为5mg/L的待处理水，其总有机碳(TOC)为2.146mg/L，用光电协同净水装置在下述条件下进行净化处理处理方式泵循环通过反应器，批处理被处理水流量350mL/min紫外灯管功率30W，波长253.7nm电解阳极筒形二氧化钌/钛基网电极电解阴极不锈钢外筒电极外加直流电压5V处理后水质如表1所示。表1 实施例1处理前后水质指标对比 实施例2 利用蒸馏水配制成含有邻氯代苯酚(2-Chlorophenol；2-CP)、对氯代苯酚(4-Chlorophenol；4-CP)、2，4-二氯代苯酚(2，4-Dichlorophenol；2，4-DCP)和五氯酚(Pentachlorophenol；PCP)等氯酚类难降解化合物混合的待处理水，其总有机碳(TOC)为8.372mg/L，用光电协同净水装置在下述条件下进行净化处理处理方式泵循环通过反应器，批处理被处理水流量350mL/min紫外灯管功率30W，波长253.7nm电解阳极筒形二氧化钌/钛基网电极电解阴极不锈钢外筒电极外加直流电压5V处理后水质如表1所示。表2 实施例2处理前后水质指标对比权利要求1.一种快速净化饮用水的方法及其装置，通过在同一反应器中的紫外光解和电极电解的协同作用，彻底降解水中的有机污染物，深度净化水质。2.按照权利要求1所述的技术及其装置，其反应器是一体化的电解池和光解池，电极和紫外灯为同轴筒形排列，在装置的进水口有均匀布水装置。3.按照权利要求1所述的技术及其装置，其特征在于，它包括在反应器的中央放置的紫外灯(7)，之外放置石英套管(6)，之外是圆筒形的外筒体即阴极(4)；紫外灯(7)和石英套管(6)之间以半环形胶圈(9)相互固定；石英套管(6)和外筒体(5)之间通过密封圈(10)压紧密封；在筒体(5)底部上有绝缘材料制成的布水垫层(3)，其上放置圆筒形网孔材料的内筒体即阳极(5)；直流电源(1)分别和阳极内筒(5)和阴极外筒(4)相连；装置的下端在布水垫层(3)以下部位有进水管(2)，在装置的顶端有出水管(8)。4.按照权利要求2所述的技术及其装置，其中，使用的电解阳极可以是二氧化钌/钛基电极、二氧化钛/钛基电极、二氧化铅/钛基电极或其它不溶性功能电极。5.按照权利要求2所述的技术及其装置，其中，使用的电解阴极材料可以是不锈钢、不锈钢筒内衬石墨、或其它稳定的阴极材料。6.按照权利要求2所述的技术及其装置，其中，使用的紫外灯(7)可以是254nm、365nm或其它波长的位于紫外辐射区域的发光装置。7.按照权利要求2所述的技术及其装置，其中，布水垫层(3)使用的绝缘材料可以是聚四氟乙烯或其它高级耐腐蚀工程塑料。全文摘要本专利技术公开了一种联合应用紫外光解和电解催化的方法高效净化饮用水的技术和使用该技术的装置。该技术装置的组成包括，集成的光解电解一体化反应器、紫外灯、作为电解阳极的网孔材料的内筒筒体和作为电解阴极的反应器的外筒筒体。本专利技术的技术和装置利用紫外灯发出的紫外光的光解和电极电解的联合作用，通过产生具有协同增效作用的净水效应，可迅速有效降解水中的有机污染物，尤其对于常规水质净化技术难以去除的难降解的消毒副产物和有毒有害化合物等具有深入本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速净化饮用水的方法及其装置，通过在同一反应器中的紫外光解和电极电解的协同作用，彻底降解水中的有机污染物，深度净化水质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】

【专利技术属性】
技术研发人员：曲久辉，宋强，刘会娟，雷鹏举，
申请(专利权)人：中科院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]