申请日2011.12.06
公开(公告)日2012.12.05
IPC分类号C02F1/36; C02F1/72; C02F1/32
摘要
本实用新型涉及一种内环流式超声协同光催化氧化膜处理废水装置，主要包括装置容器、超声发生器、抽吸泵及空压机，其中装置容器内壁设有超声能换器，底部设有倾斜度为10o的斜板，并被隔板分成左右两空间;隔板左空间设有一支以上的紫外灯管，下部设有气体分布板，隔板上部设有雾沫挡板及溢流口;隔板右空间装有一根及以上管式无机膜管。本装置在内环流流动状态下合理有效地耦合了超声、光催化及膜分离过程。本装置具有高效、节能、低成本等特点，可适用于多种废水的有效处理。
权利要求书
1.一种内环流式超声协同光催化氧化膜处理废水装置，包括装置容器(19)、超声发生器(6)、抽吸泵(1)及空压机(17)，其特征在于，装置容器(19)为长方体形，其内壁设有超声能换器(8)，超声能换器(8)和超声发生器(6)相连，装置容器(19)底部设有倾斜度为10o的斜板(22)，装置容器(19)被隔板(7)分成左右两空间，隔板(7)左空间设有一支以上的紫外灯管(13)，紫外灯管(13)被套在石英玻璃管(14)内，石英玻璃管(14)下面设有气体分布板(18)，气体分布板(18)和空压机(17)相连，靠近石英玻璃管(14)设有进水管(10)，进水管(10)下端口和石英玻璃管(14)下端面平齐;隔板(7)左空间上部设有雾沫挡板(11 )及溢流口(12)，下部设有排污阀(20);隔板(7)右空间装有一根及以上管式无机膜管(5)，管式无机膜管(5)下端口设有硅橡胶密封圈、压板(4)及封头(3)进行端封，压板(4)设有穿孔(4-1);管式无机膜管(5)上端口设有硅橡胶密封圈和封盖板(23)进行侧封，并和法兰(9)相连，法兰出口分别与抽吸泵(1)和空压机(17)相连。
2.根据权利要求1所述的一种内环流式超声协同光催化氧化膜处理废水装置，其特征在于，所述隔板(7)的顶端和底端面分别距容器顶部及底部50mm。
说明书
一种内环流式超声协同光催化氧化膜处理废水装置
技术领域
本实用新型属于废水处理领域，尤其涉及一种内环流式超声协同光催化氧化膜处理废水装置。
背景技术
近年来，光催化降解技术作为一种新型高效的废水处理技术已得到较快的发展，并引起了化学、物理、材料、环境保护等领域许多学者的重视。该技术降解废水时具有活性高、无毒、价格相对较低等优点，使用形式有负载式和悬浮式体系。在负载体系中，催化剂粒子被负载于一定的载体上，如填充式、薄膜式等，优点是能有效解决催化剂粒子的团聚及流失问题，不影响光源的辐射深度，但部分活性点被覆盖，导致催化剂活性点数量、表面积及层间空隙下降，降低了催化反应效率。悬浮式体系可以克服这些不足，该体系是利用超细(尤其是纳米级)催化剂颗粒物分散在液体中和污染物充分接触，其固液接触面积较高，反应传质阻力较小，故而反应效率高，但又存在催化剂粒子间容易团聚，特别是催化剂和液体的分离非常困难。
为了既能维持催化剂较高的活性，又能充分回收利用催化剂，近些年国内外许多学者又将光催化技术和膜分离技术进行耦合，开发出光催化膜反应器。根据催化剂在的存在形式，可分为固定式和悬浮式两大类，其中固定式的优点是催化剂回收利用简单，光源辐射效果好，但催化剂和液体的有效接触面积小，反应效率低，固定化工艺复杂，成本高。而悬浮式光催化膜反应器可以有效克服这些问题，如ZL98111597.7、ZL00103229.1、ZL200610096970.1等，其反应体系不仅具有较高的固液接触面积，而且反应器中的纳微米级催化剂及未降解大分子物质可连续被分离膜截留，并重新回到反应器中，催化剂可得到充分的回收利用，被截留的大分子物质可进一步被氧化，并实现装置的连续运行。但也存在一些不足之处：在连续运行过程中，细小的催化剂颗粒物容易黏附在浸没于溶液中的光源外壁面上，影响了光的有效辐射深度，同时一些纳米级催化剂颗粒物容易团聚，使固液接触面积降低，这些都将会降低光的催化降解效率;另外催化剂颗粒物还很容易堵塞膜孔并形成膜面污染层，将大大降低膜的渗透性能，从而增加膜组件及过滤元件的清洗的频率和难度。
实用新型内容
本实用新型为了克服以上缺陷而提供一种内环流式超声协同光催化氧化膜处理废水装置，具有高效、节能、低成本等特点，可适用于多种废水的有效处理。
本实用新型为了实现上述目的而采取的技术方案，包括装置容器、超声发生器、抽吸泵及空压机，其中装置容器为长方体形，其内壁设有超声能换器，超声能换器和超声发生器相连，装置容器底部设有倾斜度为10°的斜板;装置容器被隔板分成左右两空间，隔板的顶端和底端面分别距容器顶部及底部50mm左右，隔板左空间设有一支以上的紫外灯管，紫外灯管被套在石英玻璃管内，石英玻璃管下面设有气体分布板，气体分布板通过三通阀分别和空气流量计及球阀相连，空气流量计和空压机相连;靠近石英玻璃管设有进水管，进水管下端口和石英玻璃管下端面平齐;隔板左空间上部设有雾沫挡板及溢流口，下部设有排污阀;隔板右空间装有一根及以上管式无机膜管，其材质可以是烧结玻璃、烧结金属、陶瓷及碳等无机材料，孔径在0.2~2μm之间。管式无机膜管下端口用硅橡胶密封圈、压板及封头进行端封，压板设有数个穿孔;管式无机膜管上端口用硅橡胶密封圈和封盖板进行侧封，并和法兰相连，法兰出口分别与抽吸泵和空压机相连。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：在超声波的振动、空化和微射流作用之下，光催化氧化过程中光生电子和空穴的复合程度将得到较明显的抑制;微纳米级催化剂颗粒物在溶液中能保持良好的分散性能，可以明显改善固体光催化剂与液体界面之间的传质效率;细小的催化剂颗粒物也不容易黏附在石英玻璃管外壁面上，从保证了光源的有效辐射效果，这些叠加而产生的协同效应可以有效提高废水的降解效率。另外，超声的振动与空化作用能有效降低膜表面的浓差极化程度，并阻止颗粒物在膜表面的沉积及减缓颗粒物对膜孔的堵塞，使得膜的渗透性能可保持较长时间的稳定，可大大延长膜元件的运行周期。
