專利名稱：一種模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于能源及環(huán)保領(lǐng)域，特別是一種模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備。該成套設(shè)備是一種模塊化、自由組合、多用途，為納米二氧化鈦發(fā)揮超雙親催化和光催化作用提供催化反應(yīng)條件，可用于生產(chǎn)納米重油、或納米柴油、或納米汽油。還可用于對(duì)工業(yè)污水和生活污水進(jìn)行無害化預(yù)處理的通用設(shè)備。
在應(yīng)用本設(shè)備進(jìn)行燃油改性處理時(shí)，可使用含有納米二氧化鈦的納米光催化劑和改性用水對(duì)重油(或柴油、或汽油)進(jìn)行加工，在實(shí)施通常概念的重油(或柴油、或汽油)乳化工藝過程中，突出發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親活性(同時(shí)具有超親水及超親油性)和光催化活性，生產(chǎn)出一種超乳化技術(shù)的納米重油(或納米柴油、或納米汽油)。
在另一場(chǎng)合，本設(shè)備還可以用于工業(yè)污水和生活污水的無害化預(yù)處理。
前述的，由模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備生產(chǎn)的納米重油(或納米柴油、或納米汽油)的突出特征是1、實(shí)際燃燒熱值與重油(或柴油、或汽油)基本相當(dāng)。
2、提高霧化效果、燃燒充分、節(jié)約能源。
3、成品理化形態(tài)的超穩(wěn)定性。表現(xiàn)為在常溫條件下存放三年以上、或在攝氏80度條件下存放一年以上不會(huì)發(fā)生破乳(油水分離)。
4、使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)中的硫轉(zhuǎn)化成固體的硫化物，在燃燒過程中不產(chǎn)生二氧化硫氣體，在氧化一氧化碳的同時(shí)還原氮氧化物，使它們轉(zhuǎn)化為對(duì)人體和環(huán)境無害的氣體--二氧化碳和氮?dú)猓瑥亩沤^有害氣體的產(chǎn)生，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)燃燒后的有害排放物降至最低。
本發(fā)明是在本發(fā)明人已獲得的《制備高氧重油的重油分子結(jié)氧機(jī)》專利(專利號(hào)ZL 00 2 08052.4)基礎(chǔ)上，在變更所使用的催化劑種類、改變催化機(jī)理的前提下，根據(jù)催化條件要求，對(duì)設(shè)備結(jié)構(gòu)、催化環(huán)境和模塊配置進(jìn)行重新設(shè)計(jì)的結(jié)果，以期達(dá)到技術(shù)創(chuàng)新、效果提高和應(yīng)用范圍擴(kuò)大的目的。
本發(fā)明的首要目的是在現(xiàn)有的重油分子結(jié)氧機(jī)基礎(chǔ)上，在改變使用的催化劑種類、改變催化機(jī)理的前提下，重新設(shè)計(jì)一種生產(chǎn)納米重油、或納米柴油、或納米汽油的新裝置，這個(gè)新裝置能為所使用的納米光催化劑中的納米二氧化鈦發(fā)揮光催化作用提供進(jìn)行光催化反應(yīng)的設(shè)備條件(暨為本發(fā)明的其他目的的實(shí)現(xiàn)提供光催化反應(yīng)的設(shè)備條件)。同時(shí)，為適應(yīng)不同用途的需要，本發(fā)明將主要部件按催化功能的界限，分別組合成單體模塊化部件，便于根據(jù)生產(chǎn)目的的需要，將各模塊自由組合，形成不同規(guī)格、不同模塊組合的生產(chǎn)設(shè)備。為區(qū)別于原裝置，本發(fā)明的新裝置改稱為模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備。
本發(fā)明的另一目的在于通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，發(fā)揮納米光催化劑中納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性的催化作用，使水分子氧鍵與重油(或柴油、或汽油)分子碳?xì)滏I圍繞納米二氧化鈦大比表面空間懸鍵形成牢固的分子共價(jià)鍵，并改善水分子團(tuán)和(重油中的)膠質(zhì)瀝青質(zhì)分子團(tuán)大小的均勻度，以及分布的均勻度，防止沉降和破乳，使模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備生產(chǎn)出的納米重油(或納米柴油、或納米汽油)，在物理形態(tài)上具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性。附帶強(qiáng)調(diào)其超強(qiáng)穩(wěn)定性的內(nèi)因，為提高燃燒效果提供了物理基礎(chǔ)。
本發(fā)明的第三目的在于通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性的催化作用，將大分子團(tuán)水滴裂解為單個(gè)水分子、并在常溫條件下裂解(重油中的)大分子長(zhǎng)烴鏈結(jié)構(gòu)的膠質(zhì)瀝青質(zhì)團(tuán)狀混合體為短鏈小分子，促進(jìn)水分子和重油(或柴油、或汽油)分子以及(重油中的)膠質(zhì)瀝青質(zhì)短鏈小分子緊密親和，親和后的混合分子團(tuán)仍然呈現(xiàn)納米級(jí)小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，徹底消滅非親和懸浮(乳化)態(tài)水滴，在納米級(jí)小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，達(dá)到高度均質(zhì)化目標(biāo)，從而改善重油(或柴油、或汽油)的流動(dòng)性和霧化效果，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)的霧化顆粒直徑降低到1-2υ以下，擴(kuò)大納米重油(或納米柴油、或納米汽油)顆粒與空氣接觸的有效比表面積，使得納米重油(或納米柴油、或納米汽油)的燃燒更加充分，火焰強(qiáng)度提高，提高納米重油(或納米柴油、或納米汽油)熱值的有效轉(zhuǎn)換效率，防止和消除結(jié)焦或積碳，降低燃燒所需的過?？諝庀禂?shù)，降低尾氣溫度，減少熱能流失，從而降低燃料的實(shí)際消耗和成本。
本發(fā)明的第四目的在于通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性的催化作用，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)中的硫轉(zhuǎn)化成固體的硫化物，便于無害化去除性收集，在燃燒過程中不產(chǎn)生二氧化硫氣體，同時(shí)，納米二氧化鈦比表面大、空間懸鍵多、吸附能力強(qiáng)，因此它在氧化一氧化碳的同時(shí)還原氮氧化物，使它們轉(zhuǎn)化為對(duì)人體和環(huán)境無害的氣體--二氧化碳和氮?dú)?，從而杜絕有害氣體的產(chǎn)生，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)燃燒后的有害排放物降至最低。
本發(fā)明的第五目的在于通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備具有的磁處理、超聲、射流、攪拌等物理手段和光催化環(huán)境，發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性的催化作用，用于工業(yè)污水和生活污水的處理，降解污水中的各種有機(jī)污染物和毒素、消除富營(yíng)養(yǎng)化污染源、消除污水異味、殺滅細(xì)菌、吸附和絮凝重金屬，有利于實(shí)現(xiàn)重金屬的回收利用。
為達(dá)到本發(fā)明的目的，對(duì)現(xiàn)有的重油分子結(jié)氧機(jī)進(jìn)行改造采取的主要技術(shù)措施是1.在保留重油分子結(jié)氧機(jī)基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在適當(dāng)部位盡可能改用透光材料制作導(dǎo)管和攪拌機(jī)殼體(包括其缸體和上蓋)以及光催化湍流磁處理器殼體，在納米重油(或納米柴油、或納米汽油)的加工過程中，使得導(dǎo)管內(nèi)或殼體內(nèi)的納米二氧化鈦能夠接受光照，發(fā)揮光催化作用。
2.在上述透光導(dǎo)管或透光殼體之外加設(shè)人工補(bǔ)光光源。
3.在設(shè)備的整體布局上，盡可能將透光的導(dǎo)管和殼體暴露在自然光源條件下，只對(duì)電器電機(jī)外加保護(hù)機(jī)殼。整體設(shè)備置于露天安裝使用，盡可能利用自然光源完成光催化反應(yīng)，減少人工補(bǔ)光光源的使用時(shí)間，以盡可能降低設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)能耗。
4.在設(shè)備的結(jié)構(gòu)上將原有的一體化整機(jī)結(jié)構(gòu)分解成5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊，可根據(jù)處理對(duì)象的不同，或處理效果的要求自由組合進(jìn)行生產(chǎn)，以達(dá)到最佳處理效果。
本發(fā)明的任務(wù)是這樣完成的制造一種模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備。模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備主要由以下部分組成光催化預(yù)混模塊、光催化攪拌模塊、光催化超聲攪拌模塊、光催化磁處理模塊、電控箱。
其中光催化預(yù)混模塊由光催化預(yù)混機(jī)主體、電動(dòng)機(jī)、流體物料輸入輸出管口、人工補(bǔ)光燈頭等組成；其中光催化攪拌模塊由光催化攪拌機(jī)主體、電動(dòng)機(jī)、流體物料輸入輸出管口、人工補(bǔ)光燈頭等組成；其中光催化超聲攪拌模塊由光催化超聲攪拌機(jī)主體、高壓射流噴頭、流體超聲波發(fā)生器、電動(dòng)機(jī)、流體物料輸入輸出管口、人工補(bǔ)光燈頭等組成；其中光催化磁處理模塊由光催化湍流磁處理器、高壓油泵、流體物料輸入輸出管口、人工補(bǔ)光燈頭等組成；當(dāng)模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備用于改性加工油品時(shí)，如果該成套設(shè)備是由一個(gè)光催化預(yù)混模塊加一個(gè)光催化攪拌模塊加一個(gè)光催化超聲攪拌模塊加一個(gè)光催化磁處理模塊加一個(gè)電控箱組成一個(gè)完整的生產(chǎn)設(shè)備的話，該成套設(shè)備的主要生產(chǎn)過程(按整機(jī)連續(xù)生產(chǎn)敘述)是定量的納米光催化劑和定量的改性用水通過導(dǎo)管進(jìn)入光催化預(yù)混機(jī)混合后，形成納米光催化劑溶液，納米二氧化鈦在光照條件下對(duì)改性用水進(jìn)行超雙親催化反應(yīng)和光催化反應(yīng)；納米光催化劑溶液再通過導(dǎo)管進(jìn)入光催化攪拌機(jī)與重油(或柴油、或汽油)一同攪拌混合，初步形成“在催化混合油”，納米二氧化鈦在光照條件下對(duì)“在催化混合油”進(jìn)行超雙親催化反應(yīng)和光催化反應(yīng)；“在催化混合油”再通過光催化湍流磁處理器，使改性用水的大分子團(tuán)裂解成單個(gè)水分子，并使(重油中的)大分子長(zhǎng)烴鏈結(jié)構(gòu)的膠質(zhì)瀝青質(zhì)團(tuán)狀混合體裂解為短鏈小分子；再經(jīng)高壓油泵和高壓射流噴頭進(jìn)入光催化超聲攪拌機(jī)；另有部分(或全部)“在催化混合油”通過流體超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波后噴射進(jìn)入光催化超聲攪拌機(jī)；光催化超聲攪拌機(jī)中的“在催化混合油”在超聲波環(huán)境中沖擊、震蕩、高速攪拌、深度催化，最終實(shí)現(xiàn)油水完全親和，親和后的混合分子團(tuán)仍然呈現(xiàn)納米級(jí)小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，徹底消滅非親和懸浮(乳化)態(tài)水滴，在納米級(jí)小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，達(dá)到高度均質(zhì)化目標(biāo)，并在上述過程中，在納米光催化劑的超雙親催化和光催化作用下，使水分子氧鍵與重油(或柴油、或汽油)分子碳?xì)滏I圍繞納米二氧化鈦大比表面空間懸鍵形成牢固的分子共價(jià)鍵。上述全部混合催化過程均通過電控箱進(jìn)行程序控制和計(jì)量控制。
以上生產(chǎn)流程與現(xiàn)有的重油分子結(jié)氧機(jī)的物理生產(chǎn)流程相似，但可以看出在主要催化反應(yīng)形式和反應(yīng)條件上卻有本質(zhì)區(qū)別。本發(fā)明的關(guān)鍵措施在于，上述各單體設(shè)備間連接的各導(dǎo)管，以及光催化預(yù)混機(jī)的殼體(包括其缸體和上蓋)、光催化攪拌機(jī)的殼體、光催化超聲攪拌機(jī)的殼體、光催化湍流磁處理器的殼體均采用透光材料制成，并在導(dǎo)管和光催化預(yù)混機(jī)殼體、光催化攪拌機(jī)殼體、光催化超聲攪拌機(jī)殼體、光催化湍流磁處理器殼體外部設(shè)有人工補(bǔ)光光源，目的是在保留重油分子結(jié)氧機(jī)對(duì)油品加工的物理措施之外，更強(qiáng)化納米二氧化鈦超雙親活性和光催化活性的化學(xué)措施。本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備為處理不同的流體物料，使之均達(dá)到光催化反應(yīng)效果，提供了充足的設(shè)備條件和簡(jiǎn)便的組合方式。
更需要強(qiáng)調(diào)的是，由于本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備在保留原機(jī)型基本的物理措施的同時(shí)，通過靈活的模塊組合，使物理措施適應(yīng)不同的生產(chǎn)要求；尤其是突出發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性作用，達(dá)到油品改性的目的，使得本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備有條件擴(kuò)大對(duì)燃油加工油品品類的適用范圍，實(shí)踐證明，它不僅可以用于改性加工重油，生產(chǎn)納米重油；還可以用于改性加工柴油，生產(chǎn)納米柴油；還可以用于改性加工汽油，生產(chǎn)納米汽油。從而，實(shí)現(xiàn)了一機(jī)多用，適應(yīng)不同用戶和不同油品改性加工的需要。而在選擇不同加工油品類別時(shí)，只需根據(jù)產(chǎn)品使用說明書，選用由若干標(biāo)準(zhǔn)模塊組成的整機(jī)，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)(如油品品類、流速、流量、催化劑種類、催化劑添加比例、改性用水添加量等)進(jìn)行適當(dāng)選擇、設(shè)定和調(diào)整，就可以生產(chǎn)出合格的目標(biāo)產(chǎn)品。
更獨(dú)到的是，本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備，當(dāng)應(yīng)用于污水預(yù)處理場(chǎng)合時(shí)，只需根據(jù)產(chǎn)品使用說明書，選用由若干標(biāo)準(zhǔn)模塊組成的整機(jī)，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)(如污水類型、流速、流量、催化劑種類、催化劑添加比例、稀釋用水添加量等)進(jìn)行適當(dāng)選擇、設(shè)定和調(diào)整，就可以分別用于各類工業(yè)污水和生活污水的無害化預(yù)處理。
模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備在用于污水預(yù)處理時(shí)的主要生產(chǎn)過程是定量的納米光催化劑和定量的稀釋用水通過導(dǎo)管進(jìn)入光催化預(yù)混機(jī)混合后，形成納米光催化劑溶液；納米光催化劑溶液再通過導(dǎo)管進(jìn)入光催化攪拌機(jī)與污水(工業(yè)污水或生活污水)一同攪拌混合，形成“在催化污水”，納米光催化劑溶液中的納米二氧化鈦在光照條件下對(duì)污水進(jìn)行超雙親催化反應(yīng)和光催化反應(yīng)；“在催化污水”再通過光催化湍流磁處理器，使“在催化污水”中的有機(jī)污染物和重金屬污染物大分子團(tuán)裂解為小分子；“在催化污水”再經(jīng)高壓油泵和高壓射流噴頭進(jìn)入光催化超聲攪拌機(jī)；另有部分(或全部)“在催化污水”通過流體超聲波發(fā)生器產(chǎn)生超聲波后噴射進(jìn)入光催化超聲攪拌機(jī)；光催化超聲攪拌機(jī)中的“在催化污水”在超聲波環(huán)境中沖擊、震蕩、高速攪拌，最終實(shí)現(xiàn)納米光催化劑溶液與“在催化污水”的充分混合，并在上述過程中，在納米光催化劑的超雙親催化和光催化作用下，使“在催化污水”中的有機(jī)質(zhì)完全礦化，消除富營(yíng)養(yǎng)化污染物；消除污水異味；殺死環(huán)境中的細(xì)菌，同時(shí)降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物；降解有機(jī)磷殘留物；吸附和絮凝所有重金屬污染物。從本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備排出的“已催化污水”，另經(jīng)沉淀、暴氣、過濾等常規(guī)處理措施，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。
本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備將原來的一體化整機(jī)分解成5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊部件，為適應(yīng)不同加工目的而靈活改變模塊配置提供了方便和可能，還便于某個(gè)或某些單體模塊或某種模塊組合應(yīng)用于其他更廣泛的領(lǐng)域，同時(shí)，也方便了設(shè)備生產(chǎn)廠的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和管理。
上述全部混合催化過程均通過電控箱進(jìn)行程序控制和計(jì)量控制。
本發(fā)明的效果本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備，籍由光催化湍流磁處理器、高壓油泵、高壓射流噴頭、流體超聲波發(fā)生器和多個(gè)攪拌裝置的適當(dāng)配置，在對(duì)重油(或柴油、或汽油)和納米光催化劑溶液進(jìn)行充分混合、磁處理、噴射、撞擊、攪拌、震蕩、超雙親反應(yīng)、光催化反應(yīng)過程中，使大分子團(tuán)水和(重油中的)大分子長(zhǎng)烴鏈結(jié)構(gòu)的膠質(zhì)瀝青質(zhì)團(tuán)狀混合體裂解為單個(gè)分子，完全消滅大分子團(tuán)水滴和長(zhǎng)烴鏈分子團(tuán)，并使得改性用水水分子氧鍵與燃料油分子碳?xì)滏I圍繞納米二氧化鈦大比表面空間懸鍵形成牢固的分子共價(jià)鍵，使加工成的納米重油(或納米柴油、或納米汽油)具有超穩(wěn)定性特征，其粘度降低而顏色不變，實(shí)際燃燒熱值基本不變且燃點(diǎn)降低，有利于充分燃燒、節(jié)省燃料，并發(fā)生硫、氮氧化物、一氧化碳的納米光催化無害化反應(yīng)，減少空氣污染。當(dāng)本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備用于污水預(yù)處理時(shí)，可有效降解有機(jī)污染物、消除富營(yíng)養(yǎng)化污染物、消除污水異味、殺滅細(xì)菌、降解毒素、吸附和絮凝重金屬，有利于實(shí)現(xiàn)重金屬的回收利用，成為污水預(yù)處理的有效設(shè)備。具有高度的實(shí)用性和明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。
為了更深入了解本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)、特征與功效，結(jié)合具體實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1本發(fā)明光催化預(yù)混模塊結(jié)構(gòu)2本發(fā)明光催化攪拌模塊結(jié)構(gòu)3本發(fā)明光催化超聲攪拌模塊結(jié)構(gòu)4本發(fā)明光催化磁處理模塊結(jié)構(gòu)5本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例1結(jié)構(gòu)6本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例1流程7本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例2結(jié)構(gòu)8本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例2流程號(hào)說明1.0光催化預(yù)混模塊 1.10納米光催化劑輸入管口 1.20改性用水輸入管口1.30光催化預(yù)混機(jī)主體 1.31光催化預(yù)混機(jī)上蓋 1.32光催化預(yù)混機(jī)缸體 1.61光催化預(yù)混機(jī)電機(jī) 1.91納米光催化劑溶液輸出管口2.0光催化攪拌模塊 2.10納米光催化劑溶液輸入管口 2.40光催化攪拌機(jī)主體2.41光催化攪拌機(jī)上蓋 2.42光催化攪拌機(jī)缸體 2.62光催化攪拌機(jī)電機(jī)3.0光催化超聲攪拌模塊 3.50光催化超聲攪拌機(jī)主體3.51光催化超聲攪拌機(jī)上蓋 3.52光催化超聲攪拌機(jī)缸體 3.121高壓射流噴頭 3.131流體超聲波發(fā)生器 3.63光催化超聲攪拌機(jī)電機(jī)4.0光催化磁處理模塊 4.11光催化湍流磁處理器 4.12高壓油泵2.82(3.83、4.84)流體加工物料輸入管口2.92(3.93、4.94)流體加工物料輸出管口1.141(2.142、3.143、4.144)外置人工補(bǔ)光光源15.10(15.20、15.30、15.40、15.50)導(dǎo)管圖1示出了本發(fā)明光催化預(yù)混模塊的結(jié)構(gòu)。該模塊包括納米光催化劑輸入管口1.10、改性用水輸入管口1.20、光催化預(yù)混機(jī)主體1.30、光催化預(yù)混機(jī)上蓋1.31、光催化預(yù)混機(jī)缸體1.32、光催化預(yù)混機(jī)電機(jī)1.61、納米光催化劑溶液輸出管口1.91、外置人工補(bǔ)光光源1.141。
圖2示出了本發(fā)明光催化攪拌模塊的結(jié)構(gòu)。該模塊包括光催化攪拌機(jī)主體2.40、光催化攪拌機(jī)上蓋2.41、光催化攪拌機(jī)缸體2.42、光催化攪拌機(jī)電機(jī)2.62、納米光催化劑溶液輸入管口2.10、流體加工物料輸入管口2.82、流體加工物料輸出管口2.92、外置人工補(bǔ)光光源2.142。
圖3示出了本發(fā)明光催化超聲攪拌模塊的結(jié)構(gòu)，該模塊包括光催化超聲攪拌機(jī)主體3.50、光催化超聲攪拌機(jī)上蓋3.51、光催化超聲攪拌機(jī)缸體3.52、光催化超聲攪拌機(jī)電機(jī)3.63、高壓射流噴頭3.121、流體超聲波發(fā)生器3.131，連接高壓油泵4.12與流體超聲波發(fā)生器3.131的導(dǎo)管15.50、流體加工物料輸入管口3.83、流體加工物料輸出管口3.93、外置人工補(bǔ)光光源3.143。
圖4示出了本發(fā)明光催化磁處理模塊的結(jié)構(gòu)，該模塊包括光催化湍流磁處理器4.11、高壓油泵4.12、流體加工物料輸入管口4.84、流體加工物料輸出管口4.94、外置人工補(bǔ)光光源4.144。
圖5示出了本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備結(jié)構(gòu)。該模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備包括光催化預(yù)混模塊1.0、光催化攪拌模塊2.0、光催化超聲攪拌模塊3.0、光催化磁處理模塊4.0、納米光催化劑輸入管口1.10、改性用水輸入管口1.20、光催化預(yù)混機(jī)主體1.30、光催化攪拌機(jī)主體2.40、光催化超聲攪拌機(jī)主體3.50、高壓射流噴頭3.121、流體超聲波發(fā)生器3.131，光催化湍流磁處理器4.11、高壓油泵4.12、以及連接光催化預(yù)混機(jī)主體1.30與光催化攪拌機(jī)主體2.40的導(dǎo)管15.10、連接光催化攪拌機(jī)主體2.40與光催化湍流磁處理器4.11的導(dǎo)管15.20、連接光催化湍流磁處理器4.11與高壓油泵4.12的導(dǎo)管15.30、連接高壓油泵4.12與高壓射流噴頭3.121的導(dǎo)管15.40、連接高壓油泵4.12與流體超聲波發(fā)生器3.131的導(dǎo)管15.50、外置人工補(bǔ)光光源1.141(2.142、3.143、4.144)。
需要特別說明的是光催化預(yù)混機(jī)上蓋1.31、光催化預(yù)混機(jī)缸體1.32、光催化攪拌機(jī)上蓋2.41、光催化攪拌機(jī)缸體2.42、光催化超聲攪拌機(jī)上蓋3.51、光催化超聲攪拌機(jī)缸體3.52、光催化湍流磁處理器4.11的外殼，以及連接光催化預(yù)混機(jī)主體1.30與光催化攪拌機(jī)主體2.40的導(dǎo)管15.10、連接光催化攪拌機(jī)主體2.40與光催化湍流磁處理器4.11的導(dǎo)管15.20、連接光催化湍流磁處理器4.11與高壓油泵4.12的導(dǎo)管15.30、連接高壓油泵4.12與高壓射流噴頭3.121的導(dǎo)管15.40、連接高壓油泵4.12與流體超聲波發(fā)生器3.131的導(dǎo)管15.50均用透光材料制成。
圖6示出了本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例1的工藝流程。
圖7示出了本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備結(jié)構(gòu)。該模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備包括光催化預(yù)混模塊1.0、光催化攪拌模塊2.0、光催化超聲攪拌模塊3.0、光催化磁處理模塊4.0、光催化超聲攪拌模塊5.0、光催化磁處理模塊6.0。
圖8示出了本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例2的工藝流程。
參見圖5和圖6可以清楚地了解在使用本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備改性加工燃油時(shí)，混合了納米光催化劑的改性用水和重油(或柴油、或汽油)在通過連接光催化預(yù)混機(jī)主體1.30與光催化攪拌機(jī)主體2.40的導(dǎo)管15.10、連接光催化攪拌機(jī)主體2.40與光催化湍流磁處理器4.11的導(dǎo)管15.20、連接光催化湍流磁處理器4.11與高壓油泵4.12的導(dǎo)管15.30、連接高壓油泵4.12與高壓射流噴頭3.121的導(dǎo)管15.40、連接高壓油泵4.12與流體超聲波發(fā)生器3.131的導(dǎo)管15.50，以及光催化預(yù)混機(jī)主體1.30、在光催化攪拌機(jī)主體2.40、光催化超聲攪拌機(jī)主體3.50內(nèi)的攪拌加工和在光催化湍流磁處理器4.11內(nèi)的磁處理過程中，均可通過透光的導(dǎo)管和殼體(包括其缸體和上蓋)處于外部自然光源或外置人工補(bǔ)光光源1.141(2.142、3.143、4.144)提供的光催化環(huán)境中，實(shí)現(xiàn)有效的光催化反應(yīng)，完成本發(fā)明的目的之一。
參見圖7和圖8可以清楚地了解在使用本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備處理工業(yè)污水或生活污水時(shí)，為了延長(zhǎng)裂解和降解時(shí)間，提高處理效果，可增加光催化超聲攪拌模塊5.0、光催化磁處理模塊6.0。
在本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備實(shí)施例1(以及實(shí)施例2中)，外置人工補(bǔ)光光源1.141(2.142、3.143、4.144)等分別采用300-1000KW碘鎢燈。
本發(fā)明模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的有益效果和經(jīng)濟(jì)意義可從上面詳述中得到理解，歸結(jié)起來應(yīng)當(dāng)包括1.通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，發(fā)揮納米光催化劑中納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性，使水分子氧鍵與重油(或柴油、或汽油)分子碳?xì)滏I圍繞納米二氧化鈦大比表面空間懸鍵形成牢固的分子共價(jià)鍵，高質(zhì)量地實(shí)現(xiàn)了水分子和(重油中的)膠質(zhì)瀝青質(zhì)分子大小的均勻度，以及分布的均勻度，從根本上防止沉降和破乳，使模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備生產(chǎn)出的納米重油(或納米柴油、或納米汽油)具有超強(qiáng)的穩(wěn)定性，同時(shí)，這種單分子均質(zhì)性，也為提高燃燒效果提供了物理基礎(chǔ)。實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的之二。
2.通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，結(jié)合物理措施，充分發(fā)揮納米二氧化鈦的光催化活性作用，徹底將大分子團(tuán)水滴裂解為單個(gè)水分子、在常溫條件下將(重油中的)大分子長(zhǎng)烴鏈結(jié)構(gòu)的膠質(zhì)瀝青質(zhì)團(tuán)狀混合體充分裂解為短鏈小分子，發(fā)揮納米二氧化鈦超雙親活性，促進(jìn)水分子和重油(或柴油、或汽油)分子、(重油中的)膠質(zhì)瀝青質(zhì)短鏈小分子充分實(shí)現(xiàn)在分子共價(jià)鍵水平上的緊密親和，親和后的混合分子團(tuán)仍然呈現(xiàn)納米級(jí)小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)，徹底消滅非親和懸浮(乳化)態(tài)水滴，在納米級(jí)小分子團(tuán)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，達(dá)到高度均質(zhì)化目標(biāo)，從而改善重油(或柴油、或汽油)流動(dòng)性和霧化效果，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)霧化顆粒直徑降低到1-2υ以下，甚至在一定程度上實(shí)現(xiàn)“納米級(jí)霧化”，擴(kuò)大重油(或柴油、或汽油)顆粒與空氣接觸的有效比表面積，使得納米重油(或納米柴油、或納米汽油)燃燒更加充分，在一定程度上實(shí)現(xiàn)“納米燃燒”，從而使火焰強(qiáng)度提高，提高重油(或柴油、或汽油)熱值的有效轉(zhuǎn)換效率，防止和消除結(jié)焦或積碳，降低燃燒所需的過?？諝庀禂?shù)，降低尾氣溫度，減少熱能流失，從而降低燃料的實(shí)際消耗和成本。實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的之三。
3.通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，發(fā)揮納米二氧化鈦的光催化活性作用，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)中的硫轉(zhuǎn)化成固體的硫化物，便于無害化去除性收集，在燃燒過程中不產(chǎn)生二氧化硫氣體，同時(shí)，納米二氧化鈦比表面大、空間懸鍵多、吸附能力強(qiáng)，因此它在氧化一氧化碳的同時(shí)還原氮氧化物，使它們轉(zhuǎn)化為對(duì)人體和環(huán)境無害的氣體--二氧化碳和氮?dú)?，從而杜絕有害氣體的產(chǎn)生，使納米重油(或納米柴油、或納米汽油)燃燒后的有害排放物降至最低。從而在燃燒過程中實(shí)現(xiàn)環(huán)保指標(biāo)，使人類生存環(huán)境得到根本改善，使人類對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)和護(hù)理活動(dòng)，提升到一個(gè)新的水平、新的高度。實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的之四。
4.實(shí)踐證明，這樣加工成的納米重油(或納米柴油、或納米汽油)的粘度降低而顏色不變，實(shí)際燃燒熱值基本不變且燃點(diǎn)降低，有利于充分燃燒、明顯降低工業(yè)用油量(15％-25％)和空氣污染(70％-90％)。具有高度的實(shí)用性和明顯的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益。納米重油適用于各類重油鍋爐和重柴油內(nèi)燃機(jī)，可應(yīng)用于冶金、玻璃、陶瓷、水泥、火力發(fā)電廠、軋鋼廠、化工廠......等工業(yè)企業(yè)和遠(yuǎn)洋運(yùn)輸業(yè)。納米柴油、納米汽油則可通用于各類內(nèi)燃機(jī)和其他燃燒器具。
5.實(shí)踐證明，模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備在用于污水預(yù)處理時(shí)，通過模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的光催化環(huán)境，發(fā)揮納米二氧化鈦的光催化活性作用，使工業(yè)污水和生活污水中的有機(jī)質(zhì)完全降解、礦化，消除富營(yíng)養(yǎng)化污染物、消除污水異味，殺死污水中的細(xì)菌，同時(shí)降解由細(xì)菌釋放出的有毒復(fù)合物；降解有機(jī)磷殘留物；吸附和絮凝所有重金屬污染物。從本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備排出的“已催化污水”，另經(jīng)沉淀、暴氣、過濾等常規(guī)處理措施，使最終處理后的污水達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)。并有利于實(shí)現(xiàn)重金屬的回收利用。如果上述處理過程在產(chǎn)生重金屬污水的工廠內(nèi)進(jìn)行，還可通過重金屬的回收，減少重金屬的消耗、降低成本、增加產(chǎn)值。實(shí)現(xiàn)了本發(fā)明的目的之五。
6.本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備縮短了污水預(yù)處理流程和時(shí)間，減小了污水預(yù)處理設(shè)施的占地面積，降低了投資，提高了效果，可實(shí)現(xiàn)有機(jī)污染物降解處理和沉淀過濾處理的分離，可用于各污水發(fā)生地進(jìn)行即時(shí)處理，比如在城市各污染源進(jìn)行即時(shí)降解、礦化處理，排放到污水溝后，再集中到污水廠進(jìn)行沉淀過濾處理，為實(shí)現(xiàn)污水預(yù)處理設(shè)備的小型化和污水預(yù)處理過程的即時(shí)化作出了貢獻(xiàn)。由此，使得本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備成為所有排放污水的生產(chǎn)流程中、城市各生活小區(qū)、各大賓館飯店生活污水預(yù)處理的標(biāo)定設(shè)備。
7.本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備的主要設(shè)備均由透光材料制成，便于生產(chǎn)過程的監(jiān)督，便于檢查、發(fā)現(xiàn)故障，便于設(shè)備的維修維護(hù)。
8.本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備將原來的一體化整機(jī)分解成5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化模塊部件，為適應(yīng)不同加工目的而改變模塊配置提供了方便和可能，還便于某個(gè)或某些單體模塊或某種模塊組合應(yīng)用于更廣泛的領(lǐng)域，同時(shí)，也方便了設(shè)備生產(chǎn)廠的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)和管理。
9.綜上所述可以看出，本發(fā)明的模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備具有廣闊的市場(chǎng)發(fā)展前景，既可節(jié)省能源，又可保護(hù)環(huán)境，可帶動(dòng)出數(shù)個(gè)新興產(chǎn)業(yè)，多方面地促進(jìn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。
權(quán)利要求
1.一種模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備。主要包括光催化預(yù)混模塊(1.0)、光催化攪拌模塊(2.0)、光催化超聲攪拌模塊(3.0、5.0)、光催化磁處理模塊(4.0、6.0)、電控箱。其特征在于所述光催化預(yù)混模塊(1.0)、光催化攪拌模塊(2.0)、光催化超聲攪拌模塊(3.0、5.0)、光催化磁處理模塊(4.0、6.0)可根據(jù)生產(chǎn)要求自由增加或減少模塊類別和數(shù)量，組成實(shí)際生產(chǎn)成套設(shè)備。所述光催化預(yù)混模塊(1.0)、光催化攪拌模塊(2.0)、光催化超聲攪拌模塊(3.0、5.0)、光催化磁處理模塊(4.0、6.0)的各種上蓋(1.31、2.41、3.51)和缸體(1.32、2.42、3.52)、光催化湍流磁處理器(4.11)的殼體、連接各模塊流體加工物料輸入輸出管口的導(dǎo)管(15.10、15.20、15.30、15.40、15.50)均用透光材料制成。在上述透光裝置四周分別設(shè)置外置人工補(bǔ)光光源(14.10、14.20、14.30、14.40)。所述的納米超雙親光催化成套設(shè)備，在加工燃油和處理污水過程中，使用含有納米二氧化鈦的納米光催化劑，為發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親活性和光催化活性，提供了進(jìn)行光催化反應(yīng)所需的設(shè)備條件。所述的納米超雙親光催化成套設(shè)備，只需根據(jù)產(chǎn)品使用說明書，選用由若干標(biāo)準(zhǔn)模塊組成的整機(jī)，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)(如油品品類、流速、流量、催化劑種類、催化劑添加比例、改性用水添加量等)進(jìn)行適當(dāng)選擇、設(shè)定和調(diào)整，就可以分別用于生產(chǎn)納米重油、或納米柴油、或納米汽油。所述的納米超雙親光催化成套設(shè)備，只需根據(jù)產(chǎn)品使用說明書，選用由若干標(biāo)準(zhǔn)模塊組成的整機(jī)，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)(如污水類型、流速、流量、催化劑種類、催化劑添加比例、稀釋用水添加量等)進(jìn)行適當(dāng)選擇、設(shè)定和調(diào)整，就可以分別用于各類工業(yè)污水或生活污水的無害化預(yù)處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作導(dǎo)管、殼體、缸體和上蓋的透光材料，其特征在于透光度盡量接近100％，選用材料可以是透光塑料、有機(jī)玻璃、石英玻璃等。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的外置人工補(bǔ)光光源，其特征在于盡量采用高亮度節(jié)能燈具，可以是碘鎢燈、日光燈、紫外光燈等，為適應(yīng)光催化反應(yīng)的光譜波長(zhǎng)要求，可以多種燈具混合使用。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化預(yù)混模塊，其特征在于該模塊包括納米光催化劑輸入管口(1.10)、改性用水輸入管口(1.20)、光催化預(yù)混機(jī)主體(1.30)、光催化預(yù)混機(jī)上蓋(1.31)、光催化預(yù)混機(jī)缸體(1.32)、光催化預(yù)混機(jī)電機(jī)(1.61)、納米光催化劑溶液輸出管口(1.91)、外置人工補(bǔ)光光源(1.141)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化攪拌模塊，其特征在于該模塊包括光催化攪拌機(jī)主體(2.40)、光催化攪拌機(jī)上蓋(2.41)、光催化攪拌機(jī)缸體(2.42)、光催化攪拌機(jī)電機(jī)(2.62)、納米光催化劑溶液輸入管口(2.10)、流體加工物料輸入管口(2.82)、流體加工物料輸出管口(2.92)、外置人工補(bǔ)光光源(2.142)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化超聲攪拌模塊，其特征在于該模塊包括光催化超聲攪拌機(jī)主體(3.50)、光催化超聲攪拌機(jī)上蓋(3.51)、光催化超聲攪拌機(jī)缸體(3.52)、光催化超聲攪拌機(jī)電機(jī)(3.63)、高壓射流噴頭(3.121)、流體超聲波發(fā)生器(3.131)，連接高壓油泵(4.12)與流體超聲波發(fā)生器(3.131)的導(dǎo)管(15.50)、流體加工物料輸入管口(3.83)、流體加工物料輸出管口(3.93)、外置人工補(bǔ)光光源(3.143)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光催化磁處理模塊，其特征在于該模塊包括光催化湍流磁處理器(4.11)、高壓油泵(4.12)、流體加工物料輸入管口(4.84)、流體加工物料輸出管口(4.94)、外置人工補(bǔ)光光源(4.144)。
全文摘要
一種模塊化納米超雙親光催化成套設(shè)備。該成套設(shè)備主要包括:光催化預(yù)混模塊、光催化攪拌模塊、光催化超聲攪拌模塊、光催化磁處理模塊、電控箱。該成套設(shè)備可使用含有納米二氧化鈦的納米光催化劑和改性用水對(duì)重油(或柴油或汽油)進(jìn)行改性加工,突出發(fā)揮納米二氧化鈦的超雙親性(超親水及超親油性)和光催化活性,使水分子氧鍵與重油(或柴油或汽油)分子碳?xì)滏I圍繞納米二氧化鈦大比表面空間懸鍵形成牢固的分子共價(jià)鍵,生產(chǎn)出一種超乳化技術(shù)的納米重油(或納米柴油或納米汽油)。上述各種納米燃油具有超穩(wěn)定性,超細(xì)霧化、燃燒充分節(jié)省燃料,并發(fā)生硫、氮氧化物、一氧化碳的納米光催化無害化反應(yīng)。該設(shè)備還可用于工業(yè)污水和生活污水的無害化處理。
文檔編號(hào)B01J8/08GK1365851SQ0110292
公開日2002年8月28日 申請(qǐng)日期2001年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月15日
發(fā)明者陸航程 申請(qǐng)人:陸航程