低成本快速深度净化空气或水等流体的方法及设备技术

一种低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法及设备，污染的空气或水等流体先经预处理部分１去除沙尘、油等杂物后流入微波－光催化反应部分２经微波激发的光催化及微波催化协同反应，将其中的各种有机无机污染物质快速分解、矿化，微波、光催化材料和紫外光共同杀灭细菌病毒，经旋流分离器５将矿化固体物分离去除后流入深度吸附分离部分３深度净化分离为两部分：达标的空气或水等流体，直接从达标流体出口２２排出再利用或排放；脱附分离出的污染矿化生成物收集利用或收集再处理利用，污染的水或空气等流体的低成本快速深度净化处理及回收再利用得以实现。

【技术实现步骤摘要】
低成本快速深度净化空气或水等流体的方法及设备一、
：本专利技术涉及一种低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法及其设备。二、
技术介绍
：空气或水不仅是地球上万物生命之源，更是人们生产生活必不可少的资源。但是，随着社会的不断发展空气或水大都已经被严重污染，污染的空气或水不仅危害人们健康，制约社会经济的可持续发展，也危及其它动植物和整过生态环境的安全。据世界卫生组织官方网站报道，当前空气污染每年大约造成全球约200万人早逝，其中一半以上发生在发展中国家。人们长期生活在污染的空气中，会增加肺癌发生率和死亡率以及慢性支气管炎、哮喘、肺气肿和其他心肺病的危险。更为严重的是大量城市生活污水、工业和养殖业的废污水已将水体污染得十分严重并已殃及流域土地和海域。近海“赤潮”与内湖水体富营养产生的“水华”已使我国每年损失300亿以上，长期用污水农灌和养殖不仅造成减产，而且污染物质通过食物和饮水大量迁入人体，造成多种疾病发生。污染的空气和水中的持久性有毒有害物质除有“致畸、致癌、致突”变外，还有免疫毒性，生殖毒性和发育毒性，不仅影响着当代人的身体健康，也严重威胁下一代和子孙后代的健康。当前净化空气和水的技术方法众多，不计其数，传统的物理法及生物化学法难将污染的空气和水快速彻底净化，进一步深度净化处理的投资和运行费用都将增加很多，化学处理法又存在投资及运行费用都高，伴有二次污染物产生，其传统的相互组合处理技术往往投资大，过程控制复杂，很难实现对空气或水-->的低成本快速深度净化处理，无论是单一方法还是组合方法都不能实现用同一技术方法及相应的设备既能对水又能对空气的低成本快速深度净化处理，更难能回收混入和溶入空气或水中的一些可回收利用的物质，造成对资源的浪费。可见，无论是当前单一的还是组合的技术方法，要快速深度净化水和空气都有很多不足之处。一种低成本既能快速深度净化水又能快速深度净化空气等流体并同时回收再利用的技术方法及相应的设备还是空白，其原创技术不仅对保障生产降低消耗、达到安全环保等方面具有十分重大的现实价值，而且对人的健康以及其它动植物和整过生态环境的安全都具有重要的现实价值和重大而深远的意义，极具广阔的市场需求，将产生出巨大的经济、社会和生态环境效益，推动社会经济的可持续和谐发展。三、
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，利用流体力学、吸附、微波-光催化和高级氧化反应的原理研制一种可实现低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法及其设备。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法，其特征是：该方法分为三部分依次进行，即：第一部分，预处理部分：该部分由控制阀，旋流分离器和污物收集器构成，污染的空气或水等流体首先经此部分初步分离，去除其中的沙尘、油等杂物后流入第二部分进行快速反应；第二部分，微波-多相光催化反应部分：该部分由微波发生器、紫外光无极灯、光催化材料、微波敏化催化剂组成的微波-多相光催化反应器，旋流分离器-->和污物收集器构成；微波发生器发射微波既激发紫外光无极灯发射紫外光，照射光催化材料产生出大量的电子-空穴、HO·自由基，发生多相光催化反应，同时也辐射微波敏化催化剂诱导产生强烈的催化反应，多相光催化反应和微波诱导催化反应共同将从第一部分流入的水或空气等流体中的各种有机无机污染物质快速分解、矿化，同时杀灭细菌病毒，经旋流分离器将矿化生成的固体物分离去除后流入第三部分进行深度吸附分离净化；第三部分，深度吸附分离部分：该部分由自动监控器，两套分离脱附装置和污物收集器构成；由第二部分流入的水或空气等流体经该部分深度净化分离为两部分：一部分为深度净化的达标空气或水等流体，直接从达标流体出口排出再利用或排放；另一部分为脱附分离出的污染矿化生成物质，经污物收集器收集利用或处理再利用；至此，污染的水或空气等流体的低成本快速深度净化处理及回收再利用得以实现。第一部分的旋流分离器的上部为圆柱体并设有切线方式进入的流体入口，流体出口，下部为圆锥体并在锥形底部设有排污口，在圆锥体中心线部位设有排油管并从上部圆柱体中心转弯后穿出进入下部带有控制阀的污物收集器，如果处理的流体密度比油小或是流体中无油，就不设此排油管；第二部分的旋流分离器不设排油管。第二部分的微波-多相光催化反应器由微波发生器、紫外光无极灯、光催化材料、微波敏化催化剂构成，具有独立使用功能；其中，光催化材料是纳米TiO2、CdS、Fe2O3等半导体光催化材料或是其它现有成熟的光催化材料及光催化复合材料，将其涂膜在紫外光无极灯、反应器内壁及投放在反应器内；微波敏化催化剂是活性炭，或是铁磁物，或是人工合成的既具有强催化性又具有强吸收微波的材料，或是以上这些材料的混合构成物；光催化材料和微波敏化催化剂的-->具体选择根据反应物空气或水等流体的性状确定；这种特殊的结构和精妙结合铸就的微波-多相光催化反应器实际是同一微波发生器与紫外光无极灯构成的具有多相光催化反应器功能的紫外光源、与涂于反应器内壁上以及投入的光催化材料构成的系列多相光催化反应器、与微波敏化催化剂构成的微波诱导催化反应器组成的系列反应器的集合体，因而具有极高的反应效能和极低的运行成本，常规条件下难进行的反应或不能进行的反应都能在该微波-多相光催化反应器中快速顺利进行。微波-多相光催化反应器运行时，低功率的微波发生器发射的微波就能激活紫外光无极灯发出紫外光照射光催化材料发生多相光催化反应，直接产生大量氧化性极强的电子-空穴、HO·自由基，发生氧化还原反应和高级氧化反应，同时诱导微波敏化催化剂发生强烈的催化反应，更为美妙的是：光催化反应或多相光催化反应在微波协同下进行都将有效抑制光催化材料表面电子-空穴的复合，促进HO·自由基的生成，提高光催化材料对光的吸收和表面活性，使该微波-多相光催化反应器具有将常规条件下难进行的反应或不能进行的反应都能快速进行的巨大反应效能；微波、紫外光和纳米光催化材料全都是无二次污染的优异消毒杀菌物质，三者协同作用下的消毒杀菌的能力更加强大和彻底，这又使该微波-多相光催化反应器兼具有非常卓越的消毒杀菌效能。用这样具有巨大反应效能的反应器来反应、矿化去除水或空气等流体中常规条件下难反应或不反应的污染物质不仅非常容易，而且十分迅速，还成本特低。微波氧化与杀菌消毒及微波强化光催化氧化和微波激发紫外光的原理以及具体运用于净化处理空气或水的实例参见由苑宝玲、王洪杰主编化学工业出版社2006年4月出版的《水处理新技术原理与应用》P86-99和P199-201。紫外线消毒杀菌的原理及具体应用的实例可参见由张林生主编由化学工业出版社2004年5月出版的《水-->的深度处理与回用技术》P119～121。第三部分的分离脱附装置由微波敏化疏水吸附剂，抽真空装置，微波发生器，清洗剂罐和带有控制阀的流体入口、清洗剂进口、达标流体出口和排污口构成；其中，清洗剂罐，带控制阀的清洗剂进口、流体入口设在分离脱附装置的上部，内置微波敏化疏水吸附剂和微波发生器，内壁是非常光滑的镜面金属结构面或纳米光催化材料涂层，抽真空装置及带控制阀的达标流体出口和排污口置于下部，污物收集器设在底部；排污口接入污物收集器，自动监控器分别与流体入口、流体出口、清洗剂进口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法，其特征是：该方法分为三部分依次进行，即：第一部分，预处理部分（１）：该部分由控制阀（９），旋流分离器（５）和污物收集器（４）构成，污染的空气或水等流体首先经此部分初步分离，去除 其中的沙尘、油等杂物后流入第二部分进行快速反应；第二部分，微波－多相光催化反应部分（２）：该部分由微波发生器（１２）、紫外光无极灯（１３）、光催化材料（１４）、微波敏化催化剂（１５）组成的微波－多相光催化反应器（１１），旋流分离器（ ５）和污物收集器（４）构成；微波发生器（１２）发射微波既激发紫外光无极灯（１３）发射紫外光，照射光催化材料（１４）产生出大量的电子－空穴、ＨＯ.自由基，发生多相光催化反应，同时也辐射微波敏化催化剂（１５）诱导产生强烈的催化反应，多相光催化反应和微波诱导催化反应共同将从第一部分流入的水或空气等流体中的各种有机无机污染物质快速分解、矿化，同时杀灭细菌病毒，经旋流分离器（５）将矿化生成的固体物分离去除后流入第三部分进行深度吸附分离净化；第三部分，深度吸附分离部分（３）：该部 分由自动监控器（１６），两套分离脱附装置（１７）和污物收集器（４）构成；由第二部分流入的水或空气等流体经该部分深度净化分离为两部分：一部分为深度净化的达标空气或水等流体，直接从达标流体出口（２２）排出再利用或排放；另一部分为脱附分离出的污染矿化生成物质，经污物收集器（４）收集利用或处理再利用；至此，污染的水或空气等流体的低成本快速深度净化处理及回收再利用得以实现。...

【技术特征摘要】
1、一种低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法，其特征是：该方法分为三部分依次进行，即：第一部分，预处理部分(1)：该部分由控制阀(9)，旋流分离器(5)和污物收集器(4)构成，污染的空气或水等流体首先经此部分初步分离，去除其中的沙尘、油等杂物后流入第二部分进行快速反应；第二部分，微波-多相光催化反应部分(2)：该部分由微波发生器(12)、紫外光无极灯(13)、光催化材料(14)、微波敏化催化剂(15)组成的微波-多相光催化反应器(11)，旋流分离器(5)和污物收集器(4)构成；微波发生器(12)发射微波既激发紫外光无极灯(13)发射紫外光，照射光催化材料(14)产生出大量的电子-空穴、HO·自由基，发生多相光催化反应，同时也辐射微波敏化催化剂(15)诱导产生强烈的催化反应，多相光催化反应和微波诱导催化反应共同将从第一部分流入的水或空气等流体中的各种有机无机污染物质快速分解、矿化，同时杀灭细菌病毒，经旋流分离器(5)将矿化生成的固体物分离去除后流入第三部分进行深度吸附分离净化；第三部分，深度吸附分离部分(3)：该部分由自动监控器(16)，两套分离脱附装置(17)和污物收集器(4)构成；由第二部分流入的水或空气等流体经该部分深度净化分离为两部分：一部分为深度净化的达标空气或水等流体，直接从达标流体出口(22)排出再利用或排放；另一部分为脱附分离出的污染矿化生成物质，经污物收集器(4)收集利用或处理再利用；至此，污染的水或空气等流体的低成本快速深度净化处理及回收再利用得以实现。2、根据权利要求1所述的低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法，其特征是：在微波-多相光催化反应部分(2)设有具有极高的反应效能和极低的运行成本兼有卓越消毒杀菌功能的微波-光催化反应器(11)，该反应器实际是同一微波发生器12与紫外光无极灯13构成的具有多相光催化反应器功能的紫外光源、与涂于反应器内壁上以及投入的光催化材料14构成的系列多相光催化反应器、与微波敏化催化剂15构成的微波诱导催化反应器组成的系列反应器的集合体，能将水或空气等流体中在常规条件下难反应或不能反应去除的污染物质都能快速反应去除，确保实现低成本快速深度净化处理水或空气等流体。3、根据权利要求1所述的低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法，其特征是：分离脱附装置(17)的脱附配置根据反应物的性状确定：吸附的污质、杂物回用价值不大，吸附剂也价廉，采取直接更换吸附剂的方式，取消抽真空装置(19)，清洗剂罐(21)和微波发生器(12)的设置；抽真空装置(19)能独立脱附，则取消微波高温脱附程序及微波发生器(12)的设置。4、根据权利要求1所述的低成本快速深度净化空气或水等流体并回收再利用的方法，其特征是：该方法为系统自动控制运行：自动监控器(16)将第一部分和第二部分的污物收集器(4)下部的控制阀(9)分别设定为按时开启排污和关闭；将第二部分的微波发生器(12)设定为有流体进入即打开，无流体进入即关闭；将第三部分设定为：两套分离脱附装置(17)设定为第一套打开吸附第二套关闭，当第一套吸附趋于饱和时，自动监控器(16)指令先打开第二套分离脱附装置(17)的流体入口(8)和达标流体出口(22)的控制阀(9)，关闭第一套分离脱附装置(17)，将流体切换至第二套吸附，再指令第一套分离脱附装置(17)的抽真空装置(19)打开进行抽真空脱附，抽真空脱附结束再指令微波发生器(12)、排污控制阀(9)同时打开进行微波高温脱附，微波高温脱附结束又指令抽真空装置(19)打开，按抽真空-充清洗剂-抽真空的循环方式设定工作程序，对微波敏化疏水吸附剂(20)进行透析和腔体清洁，透清完毕即指令第一套关闭处于待工作状态；当第二套吸附趋于饱和时，自动监控器(16)又指令其重复上述程序，该程序自动循环进行；这样整过系统的自动控制运行就得以实现；或将第三部分设定为：两套分离脱附装置(17)设为按以上第一套打开吸附第二套关闭，第二套打开吸附第一套关闭换吸附剂，如此自动循环进行以适应直接更换吸附剂的工作方式；或将第三部分设定为：两套分离脱附装置(17)设为按以上第一套打开吸附第二套关闭，第二套打开吸附第一套关闭并按抽真空-充清洗剂-抽真空的循环方式设定脱附工作程序，该程序自动循环进行以适应抽真空的工作方式；实现不同的脱附方式整过系统都是自动控制运行。5、一种专门用于如权利要求1所述的低成本快速深度净化空气或水等流体及回收再利用方法的设备，其特征是：该设备由三部分构成，即，由预处理部分(1)、微波-光催化反应部分(2)和深度吸附分离部分(3)构成，其中：预处理部分(1)由旋流分离器(5)和污物收集器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋遂安，
申请(专利权)人：蒋遂安，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]