申请日2007.03.26
公开(公告)日2008.03.05
IPC分类号C02F1/46; C02F1/32
摘要
本实用新型公开了一种用于水处理的光/电反应仓，其特征是包括一可以过水的筒体，筒体内设有正负电极和紫外光源。本实用新型光/电反应仓，巧妙地将光/电协同效应、融合效应、引发效应组合于一体，可以有效去除难降解的有机污染物，极大地提高水处理效果。
权利要求书
1.一种用于水处理的光/电反应仓，其特征是包括一可以过水的筒体， 筒体内设有正负电极和紫外光源。
2.根据权利要求1的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述电极 为金属镀膜电极、非金属镀膜电极。
3.根据权利要求2的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述电极 采用弧形、板条形或筛网状。
4.根据权利要求1的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述紫外 光源，其光波选择在C段波长。
5.根据权利要求4的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述紫外 光源设在两电极之间。
6.根据权利要求1的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述筒体 为孔、网结构，或者是微孔结构。
7.根据权利要求6的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述筒体 采用微孔金属钛管、板材、微孔陶瓷管、微孔PE、或PAC滤材。
8.根据权利要求7的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述筒体 的微孔孔径范围为0.5-50微米。
说明书
一种用于水处理的光/电反应仓
技术领域
本实用新型属于水处理装置，具体涉及一种利用光、电作用净化水 质的光/电反应仓。
背景技术
现有的水处理设备中，有利用电极产生臭氧以及紫外光降解有机污 染物来净化水质做法。由于这两种方法是单独使用，故在处理效果上受到 局限，如处理速度较慢，污染物去除率不高，对多氯联苯、六氯苯、三氯 甲烷和四氯化碳等难降解的有机污染物不起作用等。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于水处理的 光/电反应仓。该反应仓将光、电作用结合在一起，可以在深度和广度上 提高水处理效果。
本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：
用于水处理的光/电反应仓包括一可以过水的筒体，筒体内设有正负 电极和紫外光源(UV)。
所述技术方案中，电极可采用弧形、板条形或筛网状，紫外光源最 好设在两电极之间。
所述筒体为孔、网结构，最好是微孔结构。材料可以是有机、无机、 金属、非金属均可。对于微孔结构的筒体，可根据水质状况不同，选用微 孔金属钛管或板材、微孔陶瓷管、微孔PE、PAC滤材，微孔孔径范围，比 较好的是0.5-50微米。
所述电极可采用普通电极，包括金属镀膜电极如钛基镀钌、钛基镀 铑(镀钯)电极、钛基Tio涂层电极或钛基MnO2电极;非金属镀膜电极如 陶瓷、碳素材料等。
所述紫外光源，其光波选择在C段波长，如185nm-350nm。
工作原理：用本实用新型光/电反应仓净化水质时，水从筒体外进入 筒体内并停留一段时间，由于筒体内的电极和紫外光源将同时产生多种反 应，包括光/电协同效应，产生UV/H2O2反应;光/电的融合效应，产生 UV/Fenton反应;光/电的引发效应，产生UV/O3反应，经过这一系列光/电 综合反应，水中污染物被降解，经反应后的水流出筒体，水质得到净化。
光/电反应机理如下：
1.光/电协同效应，产生UV/H2O2反应：
利用电化学反应的阳极放电产生H2O2。H2O2在紫外光(UV)作用下吸 收光能后，使0-O键断裂产生强氧化性的·OH氢氧自由基和氧原子，即 发生下列光解反应：
H2O2+hr→2·OH
·OH+H2O2→H2O+HO2
HO2+H2O2→H2O+·OH+O2
2·OH→H2O2
生成的·OH氢氧自由基具有强氧性，它与有机物的反应可将有机物最 终矿化为水、二氧化碳和无机盐。
生成的·OH对水中的有机污染物的氧化作用可分为三种反应进行：
(1)UV/H2O2的脱氢反应：
RH(有机物)+·OH→H2O+·R→进一步氧化
(2)UV/H2O2的亲电子加成反应：
即氢氧自由基(·OH)对有机物π位的电子加成，产生有机自由基 反应。
·OH+PHX(卤代芳烃)→·OHPHX(有机自由基)
(3)UV/H2O2的电子转移反应
·OH+RX(卤代脂肪烃)→·RX+OH-
UV/H2O2的协同作用是以产生氢氧自由基，进而自由基反应来降解污 染物为主，同时也存在H2O2对污染物的化学氧化和UV的直接光解。而UV/ H2O2的联合工艺，更能有效地降解难以生物降解的有机污染物。
2.光/电的融合效应，产生UV/Fenton反应：
电化学反应单元中海绵铁阳极的溶解，产生大量Fe2+离子，进入光/电 反应仓后，与阳极反应形成的H2O2融合，继而产生Fenton试剂，在紫外 光(UV)作用下，发生UV/Fenton反应。
UV/Fenton反应具有很强的氧化能力，可以有效地分解有机污染物， 且矿化程度好。
3.光/电的引发效应，产生UV/O3反应：
利用电化学反应的阳极放电，得到的O、O2、O3，在光/电反应仓内， 产生引发效应，发生UV/O3反应。
对于UV/O3氧化过程中产生·OH氢氧自由基的机理，目前存在两种解 释：
(1)O3+hr→O2+·O
·O3+H2O→2·OH
(2)O3+H2O+hr→O2+H2O2
H2O+hr→2·OH
UV/O3氧化过程的引发效应是O3与HO-或HO2-的反应，或者H2O2的 光降解。反应中的H2O2是由O3的光降解作用或O3与许多未饱和有机污染物 反应产生的。从而引发产生更多的氧化自由基。
光/电反应的独特优势
1.光/电协同效应，UV/H2O2反应的作用：
(1)UV/H2O2组合，可有效处理水中低浓度多种脂肪烃和芳香烃有机 污染物。这种组合处理比单独用UV或H2O2处理反应速度约快50倍。
(2)UV/H2O2联合处理有机氯、三氯酚，去除率均可达到100%。但单 独使用UV或H2O2处理，去除率只有68%与75%。
(3)UV/H2O2系统非常适用于浓度在10-6级低浓度被污染的地面水(或 地下水)。
(4)UV/H2O2可有效地去除水中对人体危害较大的三卤甲烷类污染物。
2.光/电融合效应，UV/Fenton反应的作用：
(1)UV/Fenton反应对2.4-D除草剂的处理可达完全矿化，即完全 分解。若单用Fenton处理(即使浓度高)去除率不到70%。
(2)UV/Fenton处理含有硝基苯的水，COD去除率可达84.6%。而单 独用Fenton试剂，COD去除率仅为32.4%。
(3)UV/Fenton处理含香料的水，COD去除率可达99.6%。而单独用 Fenton试剂，COD去除率不到80%。
(4)UV/Fenton在处理高毒性、难降解的有机污染物方法中，独具优 势，成为目前世界上水处理领域AOP技术中的研究热点。
3.光/电引发效应，UV/O3反应的作用：
(1)UV/O3反应，主要处理有毒、有害、难以生物降解的有机污染物， 如4—氯硝基苯，若单独用UV或O3氧化，其氧化速度较慢，用UV/O3复合 氧化，可将其降解。且能将O3难以氧化的醇、醛、羧酸等完全氧化降解。
(2)20世纪八十年代以来，UV/O3法应用于饮用水深度处理研究，已 有研究表明：UV/O3工艺对饮用水中的三氯甲烷、四氯化碳、芳香族化合 物、氯苯类化合物和氯苯酚等有机污染物有满意的去除效果。这种方法的 氧化能力和反应速度都远远超过单独使用UV或O3工艺所能达到的效果， 其反应速率是O3法的100-1000倍。
(3)水中的多氯联苯、六氯苯、三氯甲烷和四氯化碳等难降解的有机 污染物都几乎不与O3反应，但在UV/O3作用下它们均可被氧化。
(4)有研究表明：用UV/O3反应处理自来水中169种有机污染物，广 谱分析显示法去除率达65%以上，SOS试验证实水质由强阳性变为偏阴性。
综上所述，本实用新型光/电反应仓，巧妙地将光/电协同效应、融合 效应、引发效应组合于一体，可以有效去除难降解的有机污染物，极大地 提高水处理效果。
下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。
