專利名稱：一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于工業(yè)廢水處理實驗裝置領域，特別涉及一種處理含酚工業(yè)廢水的實驗裝置。
背景技術：
工業(yè)廢水處理是現(xiàn)代社會保護環(huán)境減少污染的重要項目。含酚廢水是當今世界上危害大、污染范圍廣的工業(yè)廢水之一，是環(huán)境中水污染的主要來源。在許多工業(yè)領域諸如煤氣、焦化、煉油、冶金、機械制造、玻璃、石油化工、木材纖維、化學合成、塑料、醫(yī)藥、農(nóng)藥、油漆等工業(yè)排出的廢水中均含有酚。這些廢水若不經(jīng)過處理，直接排放，灌溉農(nóng)田，則可污染大氣、水、土壤和食品。同時，酚是一種中等強度的化學毒物，與細胞原漿中的蛋白質(zhì)發(fā)生化學反應。低濃度時使細胞變性，高濃度時使蛋白質(zhì)凝固，對人體危害極大。目前國內(nèi)外處理含酚廢水的常用方法主要有萃取、吸附、超臨界氧化、氣提及蒸餾、膜分離、光催化氧化等方法。多相光催化氧化法用于水中難降解污染物的去除，是80年代中期發(fā)展起來的新技術， 具有節(jié)能、高效等優(yōu)勢。光催化氧化法處理廢水的基本原理是以半導體的能帶理論為基礎， 當N型半導體(光催化劑)被能量大于其禁帶寬度的紫外或近紫外光照射時，其滿帶上的價電子被激發(fā)，形成電子-空穴對，電子-空穴對引發(fā)產(chǎn)生的羥基和自由基·0Η具有極強的氧化性，能夠對酚進行完全的氧化分解，達到廢水凈化的目的。光催化氧化法處理含酚廢水的效果主要取決反應器形式、光強度、光照時間、光距、催化劑種類、形式、加入量等。實驗中反應器形式的確定至關重要，原因是其他因素都很容易在實驗中摸索?，F(xiàn)有技術中缺乏這種實驗裝置，為了這種實驗裝置的誕生，研究者進行了如下的探索。研究者曾利用TiO2催化劑在紫外燈作用下進行光催化降解污水中苯酚的研究，使用的反應器包括透明石英反應釜、蛇形盤管式反應器及旋流反應器等。通過研究及文獻知道對酚降解影響因素較多光強度(含光源與反應釜距離)，反應時間(停留時間)，催化劑加入量、催化劑制備條件、粒徑、孔隙率，污水透明程度及PH值等。同時，從TiO2具有光催化作用的原理知道，TiO2在紫外光作用下，在A及H2O存在時，形成電子-空穴對，產(chǎn)生強氧化性自由基·0Η。連續(xù)光照和斷續(xù)過程TiO2產(chǎn)生氧化自由基的能力不同。TiO2受到紫外光照射后，并不是一直、連續(xù)地產(chǎn)生氧化自由基，而是能量足夠時才有電子激發(fā)與躍遷。因此可以斷定，·0Η自由基是斷續(xù)生成。基于此，本實驗裝置就是給光照一段時間的催化劑短暫的休整，也給被處理物與· OH —段反應時間。光照、停止光照可以通過給電與停電去實現(xiàn)， 但這種做法實際意義不大，因為光源會因此縮短使用壽命。我們曾用旋轉遮光罩做過類似實驗，收到一定效果，但對于較長停留時間的管式反應器實現(xiàn)較困難。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)實驗需要，設計、制作了本實用新型的交替光照催化氧化處理含酚污水的實驗裝置。以達到催化效率好，干擾因素影響小，從而滿足更好凈化含酚廢水的目的。一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置，其特征在于，該裝置包括有反應液收集瓶、托盤、不銹鋼管、紫外燈管、石英反應管、反應液流量計、反應液流量調(diào)節(jié)閥、回流調(diào)節(jié)閥、氧氣流量計、磁力泵、反應液料槽；所述的紫外燈管的兩端安裝在托盤上下兩端的圓心部位，石英反應管同向環(huán)繞安裝在紫外燈管的外圍，不銹鋼管同向環(huán)繞安裝在石英反應管的外圍；石英反應管與不銹鋼管通過膠管串聯(lián)，且膠管的兩端安裝有卡子；反應液料槽中的反應液料在磁力泵的作用下通過反應液流量調(diào)節(jié)閥、反應液流量計順次從相互串聯(lián)的石英反應管的底部進入頂端流出，再從不銹鋼管上部流入、下部流出，最后流入反應液收集瓶內(nèi)；所述的回流調(diào)節(jié)閥安裝在反應液流量調(diào)節(jié)閥與反應液料槽之間的管路上；所述的氧氣流量計安裝在反應液流量計與石英反應管之間的管路上。所述的不銹鋼管點焊在托盤的上下兩端，其外徑為10mm，共13根。所述的石英反應管共14根，其外徑為10mm，內(nèi)徑為7mm。有益效果建立此裝置后，在同種催化劑，同樣催化劑加入量，相同光強、處理時間及PH值下，對含酚污水做連續(xù)光照與交替光照對比實驗，結果如附圖2所示。附圖2中上、 下兩條曲線分別代表交替光照與連續(xù)光照催化時間與苯酚轉化率關系曲線。從中可以看出，在30分鐘內(nèi)，交替光照與連續(xù)光照處理污水中苯酚，結果有很大不同。尤其在18分鐘左右時苯酚轉化率相差最大，達到10%?？梢哉f明交替光照比連續(xù)光照效率要高。此裝置的主要特點是1)反應管長，可增加反應時間。2)光照充分，提高催化效率。3)交替光照， 有利于催化劑起到更好的催化作用。4)干擾因素影響小，實驗數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。
以下結合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進一步說明。


圖1為本實用新型一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置的結構示意圖。圖2為本實用新型所設計的裝置與現(xiàn)有技術的常規(guī)裝置催化時間與苯酚轉化率關系曲線圖。圖中1為反應液收集瓶、2為托盤、3為不銹鋼管、4為紫外燈管、5為石英反應管、 6為反應液流量計、7為反應液流量調(diào)節(jié)閥、8為回流調(diào)節(jié)閥、9為氧氣流量計、10為磁力泵、 11為反應液料槽。
具體實施方式
如
圖1所示，本實用新型的主要結構是在紫外燈管4的周圍，順著燈管的方向排列多只透明的石英反應管5，石英反應管5外圍排列多只不銹鋼管3。反應液從石英反應管 5底部進入、頂端流出，在石英反應管5中受光作用而反應；再從不銹鋼管3上部流入、下部流出，催化劑在其中避光、休整。所有管都是串聯(lián)關系，反應物進入石英反應管5再進不銹鋼管3，然后再進石英反應管5，如此反復，共經(jīng)歷十幾根石英反應管5最后流出。石英反應管5的粗細受污水透明度影響，污水相對透明可粗些，本裝置石英反應管5外徑10mm，內(nèi)徑 7mm,共14根。不銹鋼管3外徑10mm，共13根。本實用新型是這樣工作的。該將待處理含酚廢水及催化劑裝入反應液料槽11中， 打開紫外燈管4，啟動磁力泵10，打開回流調(diào)節(jié)閥8，并調(diào)節(jié)流量到最大，在回流液沖力作用下，使催化劑與污水混合均勻。調(diào)節(jié)氧氣流量計9至一定值。剛啟動時流量要大一點，以防止廢液壓力較大進入流量計。再調(diào)節(jié)反應液流量調(diào)節(jié)閥7，使反應液流量計6保持一定值。反應液先由石英反應管5從下端流到上端，流動過程中發(fā)生反應，再進入不銹鋼管3，由于不銹鋼管不透明，實現(xiàn)交替光照，由不銹鋼管下端流出的反應液再一次進入另一只石英管， 如此重復十余次再流出，進入反應液收集瓶1。托盤2是固定石英反應管5、不銹鋼管3的骨架。 建立、操作此實驗裝置時需要注意以下事項1)裝置中外圈不銹鋼管3點焊在上、 下兩端托盤2上，以其作為整個實驗裝置的支撐骨架。2)所有管連接為串聯(lián)關系，否則，會改變處理液流動方向?；妹績芍还苓B接時使用膠管，膠管兩頭要上卡子，以防由于管道過長阻力降過大，管頭被鼓開或漏液。4)安裝時每只管中要充滿液體，以防處理液沿不銹鋼管3 下流時存有大量氣體，造成料液斷流。5)操作中要緩慢調(diào)節(jié)流量，以防管路被沖開。6)打開紫外燈管4時，實驗裝置外部要用遮光紙或布遮上，防止紫外線傷人。
權利要求1.一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置，其特征在于，該裝置包括有反應液收集瓶(1)、托盤(2)、不銹鋼管(3)、紫外燈管(4)、石英反應管(5)、反應液流量計(6)、 反應液流量調(diào)節(jié)閥(7)、回流調(diào)節(jié)閥(8)、氧氣流量計(9)、磁力泵(10)、反應液料槽(11)； 所述的紫外燈管的兩端安裝在托盤( 上下兩端的圓心部位，石英反應管(5)同向環(huán)繞安裝在紫外燈管(4)的外圍，不銹鋼管(3)同向環(huán)繞安裝在石英反應管(5)的外圍；石英反應管(5)與不銹鋼管(3)通過膠管串聯(lián)，且膠管的兩端安裝有卡子；反應液料槽(11)中的反應液料在磁力泵(10)的作用下通過反應液流量調(diào)節(jié)閥(7)、反應液流量計(6)順次從相互串聯(lián)的石英反應管(5)的底部進入頂端流出，再從不銹鋼管C3)上部流入、下部流出， 最后流入反應液收集瓶(1)內(nèi)；所述的回流調(diào)節(jié)閥(8)安裝在反應液流量調(diào)節(jié)閥(7)與反應液料槽(11)之間的管路上；所述的氧氣流量計(9)安裝在反應液流量計(6)與石英反應管(5)之間的管路上。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置，其特征在于所述的不銹鋼管C3)點焊在托盤O)的上下兩端，其外徑為10mm，共13根。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置，其特征在于所述的石英反應管(5)外徑為10mm，內(nèi)徑為7mm，共14根。
專利摘要本實用新型涉及一種交替光照催化氧化處理含酚污水實驗裝置，屬于工業(yè)廢水處理實驗裝置領域；主要結構是在紫外燈管的周圍，順著燈管的方向排列多只透明的石英反應管，石英反應管外圍排列多只不銹鋼管；反應液從石英反應管底部進入、頂端流出，在石英反應管中受光作用而反應；再從不銹鋼管上部流入、下部流出，催化劑在其中避光、休整；所有管都是串聯(lián)關系，反應物進入石英反應管再進不銹鋼管，然后再進石英反應管，如此反復，共經(jīng)歷十幾根石英反應管最后流出。優(yōu)點是反應管長，可增加反應時間；光照充分，提高催化效率。交替光照，有利于催化劑起到更好的催化作用；干擾因素影響小，實驗數(shù)據(jù)重現(xiàn)性好。
文檔編號C02F1/32GK202148203SQ20112024409
公開日2012年2月22日 申請日期2011年7月12日 優(yōu)先權日2011年7月12日
發(fā)明者喬遷, 劉桂英, 尹麗, 柳大勇, 王樹江 申請人:長春工業(yè)大學