统合完全利用次生臭氧的光催化废水降解反应器扩容方法技术

本发明专利技术涉及一种统合完全利用次生臭氧的光催化废水降解反应器扩容方法，属于废水处理技术领域。现有的相关技术中，存在催化剂截留环节偏弱、微波能量利用情况不理想、反应器单罐废水处理量偏小以及内部液体大循环强度不足、降解反应终点时刻难辨明等等问题，本案针对上述系列问题。本案主要步骤包括：以金属笼收拢微波照射范围；以喇叭筒状构件聚束升腾气泡流；扩展反应器尺寸；用外置的级联的三级反冲洗式过滤器来逐级拦截纳米光催化剂微粒；在尾气排放口处架设臭氧传感器，并使其所输出的电讯号传送给联接磁控管及空气泵的电源控制器。该方法能够在降解反应达到终点时，即刻关闭对反应器的能量注入，并即刻终止臭氧发生进程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，属于C02F废水处理

技术介绍
微波光催化降解处理技术，作为一种有效的针对含有机污染物工业废水的无害化处理技术，近年来颇受关注。关于微波光催化降解技术，作为一例，可以参见公开号为CN102260003A的中国专利申请案。该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，是以微波作为激发源，激发无极紫外灯发射紫外线，于液体内部照射掺有光催化剂二氧化钛的悬浊液，该无极紫外灯被石英管所笼罩保护着，有空气泵向该石英管内腔持续注入空气，由石英腔溢出的空气经由管道与位于反应器底部的微孔曝气头联通，该反应器内部的下方区域为曝气区，该反应器内部的上方区域是微波光催化反应区，该方案还以反应器内置的膜分离组件，来提析净化后的水，并以该膜分离组件实现光催化剂二氧化钛微粒的截留再用；该方案还在无极紫外光源与膜分离组件之间架设隔板，用于防止紫外线对有机质的膜分离组件的辐射损伤；通入反应器内部的空气，部分直接参与依托光催化剂二氧化钛的光催化降解反应，还有一部分空气，在紫外光的直接照射下，生成一定量的臭氧，该生成的臭氧当然也发挥着针对有机污染物的直接的氧化降解作用。该公开号为CN102260003A的中国专利申请案毫无疑问为微波光催化废水降解技术的进步起到了不可忽视的推动作用，其研发人员在该领域所展开的工作令人敬佩。基于由衷的敬佩之意，以及，共同的努力方向，我们下面要谈的是问题。以下将要谈到的问题，共有七个；该七个问题是并列的七个问题；其排序的先后仅仅是出于论述便捷的考虑。问题之一:该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其用于拦截催化剂二氧化钛微粒的膜分离组件是安置于反应器内腔，浸没在处理对象液体之中，并且依靠升腾的含臭氧气泡来冲刷膜分离组件，藉此除去其表面所吸附、滞留的催化剂微粒，达成催化剂微粒的回收、再利用目的，同时，膜分离组件也是依靠这个方式自洁并保持其分离能力，那么，基于该结构，只能选用商业用帘式中空纤维膜组件或平板膜组件，并且，该膜分离组件是需要浸泡在有臭氧气泡升腾的强氧化性的周遭环境中，因此，对膜分离组件的氧化耐受力必然有要求，普通材质的有机膜分离组件不能耐受这样的使用环境，故只能选用PVDF材质的膜分离组件，这一点已在该案公开文本第0009段文字以及权项3中清楚地表明；该种需要特殊的氧化耐受力的滤膜其材质成本较高，其市售价格当然也高于无氧化耐受力要求的普通有机微滤膜组件；换句话说，该案的结构方式，导致膜分离组件的材质被局限于较昂贵的PVDF材质。再有，装置内可能的紫外光泄露，可能触及有机膜组件，这也要求装置内的有机膜组件材质能够抵抗紫外光辐照，从这一点看，基于该装置的结构方案，有机膜分离组件的材质也只能被局限在较昂贵的PVDF材质。有机膜组件相较于陶制过滤组件，有其显而易见的优势；关于这一点，对于过滤技术专业的人士来说，是公知的，在这里不展开赘述。那么，在使用有机材质膜组件的前提之下，能否撇开这种PVDF滤膜材质局限呢？这是一个需要解决的问题，此为问题之一。问题之二:鉴于所述升腾气泡的冲刷力、清洁能力比较弱，因此，与该清洁方式配合使用的膜分离组件其孔径只能选用比较大的微滤级别的滤孔孔径，该微滤级别的滤孔孔径为0.1-0.2微米，关于这一点，同样在该案公开文本第0009段文字以及权项3中有清楚的限定，该种滤孔孔径限定，从该案这样的膜分离组件的选型、内置且浸泡使用方式、升腾气泡自洁方法来看，是必然的，只能限定其滤孔孔径在微滤级别。换句话说，这种以升腾气泡冲刷的方式其冲刷力、清洁力太弱，以至于根本无法应对更小孔径的滤膜，所以说，在该案装置中，滤膜孔径限定在0.1微米-0.2微米之间，是没有商量余地的必然选择。所谓0.1-0.2微米的滤孔孔径，如果换一个计量单位，对应的就是100-200纳米的滤孔孔径；那是什么概念呢？以其下限的100纳米滤孔孔径来说，它所能拦截的催化剂微粒其尺寸必须是在100纳米以上，而小于100纳米的催化剂微粒是无法被拦截的；换句话说，小于100纳米的催化剂微粒将直接穿透、通过膜组件的滤孔，混入降解反应器所输出的所谓的净水之中。现在需要来谈谈紫外光催化降解反应所涉光催化剂的粒径以及光催化剂剂型选择。从事光催化降解研究的专业人士都知道，以紫外光激励的光化学降解反应，其催化剂多选用二氧化钛微粒催化剂；目前，在实验室水平上已经研发出品种繁多的基于二氧化钛光催化特性的光降解用微粒催化剂，当然，这些不同制备方式形成的光降解用催化剂，其粒径也是多样的；不同制备方法制成的光催化剂其粒径小至20纳米，大至100000纳米也即100微米，都有，其中不乏性能优异的光催化剂品种；但是，由于性能长期稳定性评价、制备成本以及市场拓展等等方面因素的制约，绝大多数的所述光催化剂其供应能力仅局限于实验室水平，而没有能够形成大规模市售的生产水平；目前周知的能够大量购买到的市售的能够实际大量使用的用于紫外光波段的光催化剂是著名的气相二氧化钛P25 ;气相二氧化钛P25其具体技术含义，业内人士都知道，在这里不展开赘述；气相二氧化钛P25的平均粒径是21纳米；气相二氧化钛P25性能不算最优，但是，其性能稳定，关键是可以在市场上大量购买得到，并可以在工业规模上大量使用，因此，光催化专业实验室里也常常用P25催化剂来作为衡量各种自制光催化剂催化性能的参照指针或对比指针，事实上，鉴于紫外光催化降解反应的特点，分散度越高的光催化剂，越是适合该型反应的需要，也就是说，平均粒径在21纳米左右的光催化剂其所能够提供的触媒界面面积、抗沉降能力、催化性能长期稳定性等等方面，综合而言，是 最理想的。简单地讲，目前，价廉物美，能够实际大量购买、使用的现成的市售的商品级的紫外光波段的光催化剂，就是平均粒径为21纳米的气相二氧化钛P25催化剂；在工业规模的应用层面，这种平均粒径为21纳米的光催化剂是事实上的首选。上文已述及，该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其用于拦截光催化剂的膜组件，是以升腾气泡的冲刷来剥离膜组件表面所吸附、沉积的催化剂微粒，然而，该种以升腾气泡冲刷的方式其冲刷力、清洁力太弱，以至于根本无法应对更小孔径的滤膜，因此，在该案装置中，滤膜孔径被限定在0.1微米-0.2微米之间微滤滤孔级别，换个计量单位来说，在该案装置中，滤膜孔径被限定在100纳米-200纳米之间的微滤滤孔级别，这是没有商量余地的必然选择；该案无可选择的100纳米-200纳米之间的微滤滤孔当然无法拦截如上所述的平均粒径为21纳米的气相二氧化钛P25颗粒；那么，如果使用P25光催化剂，该催化剂将完全无法拦截，并流入所谓的净水中，形成二次污染，当然也造成催化剂的严重损失和无法再用；即便是使用其它品种的为此而特制的大粒径的二氧化钛光催化剂，其使用过程中因相互碰撞或与器壁碰撞， 必然也会产生大量小粒径碎片，其中粒径小于100纳米的碎片，同样不能被100纳米-200纳米之间的微滤滤孔所拦截，这些小碎片也会透过其膜组件进入所谓的净水之中，形成二次污染。可见，该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，其针对光催化剂微粒的拦截结构方案以及相关膜组件的清洁方案都不理想。因此，如何在兼收并蓄该案优点的前提之下，达成针对光催本文档来自技高网...

【技术保护点】
统合完全利用次生臭氧的光催化废水降解反应器扩容方法，该方法的主要步骤如下：a，用金属材质的笼状的微波约束器将位于石英管内的无极紫外灯包藏起来，使得无极紫外灯处于该笼状的微波约束器的内部，该笼状的微波约束器其整体的结构位置也是在所述石英管的内部，该石英管是用于气液物相隔离、发挥屏护作用的构件，该石英管位于反应器的内部，该笼状的微波约束器是一个笼形金属构件，该笼状的微波约束器其结构中遍布着的孔洞或网眼，该笼状的微波约束器的功能是将微波辐照空域约束在其内部，藉此在笼状的微波约束器的外壁与反应器的内壁之间构建微波弱辐照空域或微波零辐照空域；b，将源自磁控管的波导管探入所述石英管内，并将该波导管的探入石英管的那一端与所述笼状的微波约束器的内腔进行联通，所述联通指的是微波通道意义上的联接与贯通；c，将一个轮廓状似两端贯通的简易喇叭筒的循环引导器大头朝下地垂直安放在所述石英管的正下方，并使该循环引导器其大头喇叭口处于悬空状态，该循环引导器的功能是聚束来自微孔曝气头的含臭氧空气气泡的升腾路径，并借助因受聚束而强化的升腾的气泡流的拖拽力量来带领反应器内部液体作相对大尺度的循环运动；d，将微孔曝气头移入所述循环引导器其大头喇叭口边沿在反应器内腔底面铅垂投影所圈定的范围之内；e，在三维方向上延展、扩大反应器内部所述微波弱辐照空域或微波零辐照空域的尺寸；f，在反应器的外部架设增压泵，该增压泵用于增压泵送混有催化剂悬浮粒的降解反应之后的水，并将该增压泵的进水端与反应器的内腔进行联接；g，将所述增压泵的出水端与反冲洗式前置预过滤器的进水口进行联接，该反冲洗式前置预过滤器的滤孔孔径介于5微米与300微米之间；h，将所述反冲洗式前置预过滤器的净水出口经由第一个净水阀与反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的进水口进行联接，该反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的滤孔孔径介于25纳米与1000纳米之间；i，将所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的净水出口经由第二个净水阀与反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的进水口进行联接，该反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的滤孔孔径介于15纳米与2纳米之间；j，将所述反冲洗式前置预过滤器的污水出口经由第一个污水阀与反应器的内腔进行联接；k，将所述反冲洗式中空纤维膜微滤过滤器的污水出口经由第二个污水阀与反应器的内腔进行联接；l，将反冲洗式中空纤维膜超滤过滤器的污水出口经由第三个污水阀与反应器的内腔进行联接；m，在反应器尾气排放口位置架设臭氧传感器；n，将该臭氧传感器的取样管移近反应器尾气排放口或伸入反应器尾气排放口的内部；o，将该臭氧传感器其臭氧感应电讯号输出电路与臭氧含量显示器、臭氧警示器或臭氧含量显示器与臭氧警示器的复合机构进行联接；p，将该臭氧传感器其臭氧感应电讯号输出电路与电源控制器进行联接，该电源控制器是能够根据其所接收的所述电讯号进行电源开关动作的电源控制器；q，将该电源控制器通过电缆与磁控管进行联接；r，将该电源控制器通过另一条电缆与空气泵进行联接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李榕生，王冬杰，孙杰，干宁，任元龙，周汉坤，葛从辛，
申请(专利权)人：宁波大学，
类型：发明
国别省市：