申请日2010.03.10
公开(公告)日2010.11.24
IPC分类号C02F1/44; C02F1/32
摘要
本实用新型公开一种二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，主要包括预涂动态膜光催化反应器和预反应器，预涂动态膜光催化反应器中设有紫外灯、陶瓷膜管及气体分布板，其底部连接抽吸泵和空压机，预反应器中设有紫外灯及气液分布板，用进水管和出水管连接预涂动态膜光催化反应器和预反应器形成回路，在悬浮式光催化反应器中加入二氧化钛预涂动态膜进行集成，不仅具有固液接触面积大，反应效率高，预涂动态膜制备简单，催化剂回收利用充分等优点，而且还能有效减缓陶瓷膜管的污染，延长装置的运行周期，简化陶瓷膜管的清洗再生工艺，降低运行费用。
权利要求书
1.一种二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，主要包括预涂动态膜光催化反应器(13)和预反应器(16)，其特征在于：预涂动态膜光催化反应器(13)和预反应器(16)高度相同，两者通过进水管和出水管连接形成回路，装置中利用颗粒状二氧化钛为预涂动态膜制备材料，其粒径在0.02-1.0μm范围内，预涂动态膜光催化反应器(13)为圆筒形，其内部中心设有紫外灯和石英玻璃管，中心周围均匀设置2-4根单通道陶瓷膜管(8)，下部设有气体分布板(7-1)，底部通过法栏和抽吸泵(1)相连，预反应器(16)下部为倒圆锥体形，中部为圆筒形，上部为扩大段，其中部位置和出水管处于同一水平高度，预反应器(16)中心设有紫外灯和石英玻璃管，底部设有气液分布板(7-2)，右上角设有溢流管(19)和雾沫挡板(18)。
2.根据权利要求1所述二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，其特征在于：所述的单通道陶瓷膜管(8)根数为2-6根，其平均孔径在0.05-1.0μm范围内。
3.根据权利要求2所述的二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，其特征在于，所述的气体分布板(7-1)为圆形，其直径是预涂动态膜光催化反应器(13)内径的0.9倍。
4.根据权利要求3所述的二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，其特征在于，所述的气液分布板(7-2)为圆形，和出水管相连，其直径等于预反应器(16)中部圆筒的半径。
5.据权利要求4所述的二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，其特征在于，所述预反应器(16)中心的石英玻璃管旁边设有废水进水管(17)，且两者底端齐平，并位于气液分布板(7-2)的正上方。
说明书
二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置
技术领域
本实用新型属于环保技术领域，具体涉及一种二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置。
背景技术
近年来半导体光催化高级氧化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。在紫外光或太阳光的照射下，半导体光催化剂能产生空穴，空穴再和水分子作用产生强氧化性羟基自由基，可有效氧化水中的各类有机物。该技术具有操作简单，能耗低，矿化程度高，常温常压反应，所使用催化剂无毒害、成本低廉且可反复使用等优点，其应用前景非常广阔，因而得到了国内外有关学者的高度重视。
就目前已研制开发出的各类光催化反应器而言，根据催化剂在反应器中的存在形式，可分为固定式和悬浮式两大类。其中固定式是通过一定的固定化工艺将催化剂附着在载体表面成膜和液体接触，如填充式、薄膜式光催化反应器等，其优点是催化剂回收利用简单，不影响光源的辐射深度，但其缺点是催化剂和液体的有效接触面积小，固定化过程中部分催化剂活性点容易失活，反应效率低，固定化工艺复杂，成本高。鉴于此，目前更多的采用悬浮式光催化反应器，该类型反应器是利用超细(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，因此具有较高的固液接触面积，其反应效率高，但催化剂和液体的分离困难，催化剂容易流失。而利用膜分离和光催化技术集成耦合是有效解决该问题的方法之一，如ZL98111597.7、ZL00103229.1、ZL200410075505.0等，集成式光催化膜反应器在处理废水过程中不仅具有较高的固液接触面积，而且反应器中的催化剂颗粒物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，进入反应器中的有机污染物存在一定的停留时间分布，一些小分子有机物还没来得及被完全氧化就透过了分离膜随渗透液一起流出，而影响了最终处理效果;另外还有一些中小分子有机污染物没被充分氧化就进入了膜孔内，造成膜孔堵塞，特别是压差较高时，堵塞就更加严重，同时膜面会形成滤饼层，对分离膜造成严重的污染，膜通量下降明显，增加了膜组件过滤元件的更换和清洗的频率，特别是膜孔的堵塞使分离膜的清洗再生更加困难。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种二氧化钛预涂动态膜光催化水处理装置，该装置把预涂动态膜和悬浮式光催化技术进行了有效集成，具有反应效率高，催化剂回收利用充分，预涂动态膜抗污染能力强，清洗工艺简单，运行成本低廉等优点。
本实用新型为了实现上述目的而提供的技术方案，包括预涂动态膜光催化反应器和预反应器，预涂动态膜光催化反应器和预反应器高度相同，两者通过进水管和出水管连接形成回路，装置中利用颗粒状二氧化钛为预涂动态膜制备材料，其粒径在0.02-1.0μm范围内，预涂动态膜光催化反应器为圆筒形，其内部中心设有紫外灯和石英玻璃管，中心周围均匀设置2-4根单通道陶瓷膜管，下部设有气体分布板，直径是预涂动态膜光催化反应器内径的0.9倍，气体分布板的底部通过法栏与抽吸泵相连。预反应器下部为倒圆锥体形，中部为圆筒形，上部为扩大段，其中部位置和出水管处于同一水平高度，预反应器中心设有紫外灯和石英玻璃管，底部设有圆形的气液分布板，，和出水管相连，其直径等于预反应器中部圆筒的半径。右上角设有溢流管和雾沫挡板。石英玻璃管旁边设有废水进水管，且两者底端齐平，并位于气液分布板的正上方。
所述的单通道陶瓷膜管根数为2-6根，其平均孔径在0.05-1.0μm范围内。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点，
把预涂动态膜和悬浮式光催化技术进行了有效耦合，并设置了内循环式预反应器。运行时可根据污染物被氧化的难易程度控制阀门，以调节废水在装置中的停留时间，对不同性质的污染物都有较好的处理效果。二氧化钛预涂动态膜不仅可充当分离膜，充分回收利用装置中的超细二氧化钛催化剂，而且还可充当固定式光催化膜，一些中小分子污染物在悬浮液中即使未被完全氧化，当进入膜面浓差极化层、沉积到预涂动态膜表面或进入预涂动态膜孔内时可进一步被氧化，使得整个装置的反应效率在悬浮式光催化反应器的基础上得到进一步的提高，而这一过程又可大大降低浓差极化层厚度，减缓预涂动态膜和陶瓷膜管的堵塞。因此，二氧化钛预涂动态膜和悬浮式光催化技术的集成耦合不仅可进一步提高光催化反应效率，还可大大减缓陶瓷膜管的污染，简化陶瓷膜管的清洗再生工艺，延长装置的运行周期，大大降低运行费用。
