申请日2012.06.25
公开(公告)日2012.10.24
IPC分类号C02F9/08; C02F1/36; H05K9/00
摘要
本发明涉及一种微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方法，属于废水处理技术领域。现有微波光催化废水降解技术中，存在有机质膜分离组件热蚀破坏问题，以及，无极紫外灯屏护用石英管其外侧面积垢问题，本案旨在一揽子地解决上述问题。本案方法的步骤包括用金属材质的箱笼状微波屏蔽罩将膜分离组件裹藏其内;以及，在微波光催化反应器的内部或外表面安装超声波换能器;以及，启动其相关电源。本案所涉微波隔离方法不妨碍膜分离组件的功能及其运作;本案方法并以高频超声波达成所述积垢在免拆机、免停机前提下的即时清除。本案方法一揽子地解决了微波光催化装置中两个关键构件的即时维护问题。
权利要求书
1.微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方法，该方法的主要步骤 如下：a，用金属材质的箱笼状微波屏蔽罩将位于微波光催化反应室内部的膜分 离组件包藏起来，使得膜分离组件处于该箱笼状微波屏蔽罩的内部，该箱笼状 微波屏蔽罩其外形轮廓呈箱形，该轮廓呈箱形的箱笼状微波屏蔽罩上含有许多 的孔洞，该箱笼状微波屏蔽罩其整体的位置也是在所述微波光催化反应室的内 部，该箱笼状微波屏蔽罩是用于将膜分离组件与微波源隔离开来的构件;b，在 微波光催化反应器的内部或外表面安装超声波换能器;c，将该超声波换能器与 高频振荡电讯号传输电缆的一端连接;d，将该高频振荡电讯号传输电缆的另一 端与高频振荡电讯号发生器连接;e，将高频振荡电讯号发生器接通电源。
2.根据权利要求1所述的微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方 法，其特征在于，该超声波换能器是具有金属外壳的铠装的超声波换能器。
3.根据权利要求1或2所述的微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维 护方法，其特征在于，该超声波换能器被笼状电磁隔离罩包覆其中，该笼状电 磁隔离罩的材质是金属材质，该笼状电磁隔离罩是用于阻止微波对超声波换能 器的干扰。
4.根据权利要求1所述的微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方 法，其特征在于，该超声波换能器所发射的超声波其频率介于100KHz与12MHz 之间。
5.根据权利要求1所述的微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方 法，其特征在于，该电源是带有电源定时开关的电源。
6.根据权利要求1所述的微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方 法，其特征在于，该方法还包括以下步骤，在超声波换能器的表面涂装、包覆 聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层。
说明书
微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方法
技术领域
本发明涉及一种微波光催化废水降解处理装置内部关键构件维护方法，属 于C02F废水处理技术领域。
背景技术
微波光催化降解处理技术，作为一种有效的针对含有机污染物工业废水的 无害化处理技术，近年来发展迅猛。
关于微波光催化降解技术，作为一例，可以参见公开号为CN102260003A 的中国专利申请案。
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案，是以微波作为激发源，激 发无极紫外灯发射紫外线，于液体内部照射掺有光催化剂二氧化钛的悬浊液， 该无极紫外灯被石英管所笼罩保护着，有空气泵向该石英管内腔持续注入空气， 由石英腔溢出的空气经由管道与位于反应器底部的微孔曝气头联通，该反应器 内部的下方区域为曝气区，该反应器内部的上方区域是微波光催化反应区，该 方案还以反应器内置的膜分离组件，来提析净化后的水，并以该膜分离组件实 现光催化剂二氧化钛微粒的截留再用;该方案还在无极紫外光源与膜分离组件 之间架设隔板，用于防止紫外线对有机质的膜分离组件的辐射损伤;通入反应 器内部的空气，部分直接参与依托光催化剂二氧化钛的光催化降解反应，还有 一部分空气，在紫外光的直接照射下，生成一定量的臭氧，该生成的臭氧当然 也发挥着针对有机污染物的直接的氧化降解作用。
该公开号为CN102260003A的中国专利申请案毫无疑问为微波光催化废水 降解技术的进步起到了不可忽视的推动作用，其研发人员在该领域所展开的工 作令人敬佩。
接受微波光催化降解处理的所述工业废水，其中难免夹杂一些缘自机械系 统磨耗过程的金属微粒以及碳粒之类的物质，即便数量微小，其存在几乎难以 避免，该公开号为CN102260003A的中国专利申请案中的所述有机质膜分离组 件装设于微波光催化反应区，其中的装设在石英管与膜分离组件之间的用于阻 隔紫外线的隔板当然阻挡不了微波，如此，微波的实际作用区域必然覆盖该方 案中所述有机质膜分离组件所装设区域，基于膜分离组件的工作机制，如上所 述的金属微粒以及碳粒之类的微粒其在膜分离组件有机质表层的积淀过程难以 避免，而此类所述金属微粒以及碳粒之类的微粒，恰恰是微波能量的良好吸收 介质，吸收了微波能量的积淀态的所述金属微粒以及碳粒之类的微粒，自然会 对其紧贴的有机质膜分离组件的表层产生基于热透蚀机制的持续的洞穿破坏， 如上所述，由于该CN102260003A申请案其装置的结构决定了只能选用聚偏氟 乙烯膜材，该聚偏氟乙烯膜材耐温约140摄氏度，比一般膜材耐温确实高不少， 然而，吸收了微波能量的积淀态的所述金属微粒以及碳粒之类的微粒其点状洞 穿式的热透蚀作用十分容易突破该聚偏氟乙烯膜材的耐温温限，由于上述原因， 可想而知，该CN102260003A申请案其装置中的PVDF膜材其实际使用寿命将 大大低于所期待的理想的使用寿命，该CN102260003A申请案其装置的结构， 决定了在该结构框架下，上述点状洞穿式的热透蚀破坏问题无法回避。
另一方面，在该公开号为CN102260003A的中国专利申请案所表达的装置 结构中，用于屏护无极紫外灯的石英管，其外壁，指的是石英管的外壁，经长 时间的与被处理工业废水的接触，难免逐渐积垢，垢积的物质当然主要是不易 被光催化反应所触动的无机类杂质，因该机制形成的积垢现象，在设备长时间 运行之后很容易被观察到;附着于所述石英管外壁的垢积层，虽然只是薄薄的 一层，也足以对无极紫外灯的紫外光辐射造成显著的阻挡，这将导致该微波光 催化反应处理装置的实际处理效力大幅减小;在实验室尺度的使用过程中，上 述积垢问题不易觉察，但是，在工业应用尺度上，该积垢问题毫无疑问将凸显 出来;因此，如何在不停机、不拆机的前提下，即时、有效地清除该石英管外 壁上的垢积层，维持该微波光催化处理装置的持续的高效率，是另一个值得关 注的技术问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对上述CN102260003A申请案中存在的 不足之处，即，因该案结构特点及运行机制所带来的膜分离组件的热蚀破坏问 题，以及，石英管外壁积垢问题，研发一种能够一揽子地解决上述问题的方法。
本发明通过如下方案解决所述技术问题，该方案提供一种微波光催化废水 降解处理装置内部关键构件维护方法，该方法包括以下步骤：a，用金属材质的 箱笼状微波屏蔽罩将位于微波光催化反应室内部的膜分离组件包藏起来，使得 膜分离组件处于该箱笼状微波屏蔽罩的内部，该箱笼状微波屏蔽罩其外形轮廓 呈箱形，该轮廓呈箱形的箱笼状微波屏蔽罩上含有许多的孔洞，该箱笼状微波 屏蔽罩其整体的位置也是在所述微波光催化反应室的内部，该箱笼状微波屏蔽 罩是用于将膜分离组件与微波源隔离开来的构件;b，在微波光催化反应器的内 部或外表面安装超声波换能器;c，将该超声波换能器与高频振荡电讯号传输电 缆的一端连接;d，将该高频振荡电讯号传输电缆的另一端与高频振荡电讯号发 生器连接;e，将高频振荡电讯号发生器接通电源。
鉴于该反应器所涉微波环境，能够抵御微波干扰及损伤的超声波换能器结 构是优选的结构，因此，适于本案的优选的超声波换能器是具有金属外壳的铠 装的超声波换能器。具有金属外壳的铠装的超声波换能器可以向超声波器件专 业厂家定制。
本案所述超声波换能器可以是市售的任何形态的超声波换能器;本案所述 超声波换能器当然也可以是附设有超声波变幅杆的超声波换能器。
无论所述超声波换能器是否是具有金属外壳的铠装的超声波换能器，并且 也无论其装设方式是内置的方式抑或是外置的方式，进一步的针对微波的屏蔽 总是有益的，基于此考量，可以在所述超声波换能器的外围进一步包覆微波屏 蔽物，该微波屏蔽物可以是呈笼状的电磁隔离罩，该笼状电磁隔离罩是用于防 止微波对所述超声波换能器的干扰及损伤，所述超声波换能器被所述笼状电磁 隔离罩包覆其中，该笼状电磁隔离罩的材质是金属材质。所述金属材质的笼状 电磁隔离罩，顾名思义，是多孔洞的、呈笼状的金属罩。
本案所述箱笼状微波屏蔽罩以及笼状电磁隔离罩都是用于隔离微波影响的 金属笼构件，只不过，保护的对象不同，所要抵御的损害其机制不相同。
由于超声空化作用是一种十分强有力的作用，低频超声波对对象工件的表 面冲击较强，该低频超声波的空化作用对于反应器内部的所述石英管外侧面而 言是不太适合的，因为，倘若长时间使用该超声机构向反应器内辐射低频超声 波，那么该低频超声波的强大的超声空化作用将导致反应器内部的石英管其外 侧面光洁度的破坏，并逐渐向毛沙玻面形态转化，这在一定程度上也妨碍了紫 外光的通透，与本案的初衷相背离;然而，随着所选用的超声波频率的提高， 空化作用对对象工件的损伤逐渐弱化直至可以忽略;因此，适于本案的优选的 超声波频率不是随意的频率。
如上所述，为避免超声空化作用对反应器内部的所述石英管外侧面的毛沙 化损伤，该超声波换能器所发射的超声波的优选的频率至少应当在100KHz以 上;该换能器所发射的超声波的优选的频率其范围是在100KHz与12MHz之间。
同时，为避免超声波对反应器内部的膜分离组件的损伤，宜选用低功率的 超声波;超声波功率的选择取决于反应器的体积、内部液体的容量、紫外灯管 数量、石英管数量等等，还取决于超声波发射的方式即持续或间歇等等方式的 选择，超声波功率可以根据实际反应器体系的需要综合考量确定。
与所述高频振荡电讯号传输电缆接通的电源，既可以是简单接通使用的电 源，该电源当然也可以是带有电源定时开关的电源;利用该带有电源定时开关 的电源，可以实现超声波的定时发射控制;所述电源定时开关当然可以是带有 程序模块的定时开关。所述各型定时开关均有市售。
鉴于本案超声波换能器的使用环境，抗蚀问题值得注意，因此，所述超声 波换能器其优选的方案，是选用带有聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层的 超声波换能器，由此，本案方法的步骤还可以包括在超声波换能器的表面涂装、 包覆聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层。
仅就聚四氟乙烯涂装以及聚偏氟乙烯涂装技术本身而言，对于高分子材料 涂装技术领域的专业人员而言，是公知的。
具有聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层的超声波换能器也可以直接向 超声波器件专业厂家定制。
本案方法还可以进一步包括一些其它步骤，所述其它步骤例如：在高频电 讯号传输电缆上涂装、包覆聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层;所述其它 步骤还例如：在高频电讯号传输电缆上套装金属丝网屏蔽层，该金属丝网屏蔽 层用于阻隔该电缆其周边环境的微波辐射干扰;等等。
所述超声波换能器的数量也可以是在一个以上;所述超声波换能器的数量 不限，所述超声波换能器的数量可以是任意的数量;所述超声波换能器的数量 可以根据实际体系的需要综合考量设定。
本发明的优点是，用金属材质的箱笼状微波屏蔽罩将膜分离组件包藏其内， 使得微波辐射的影响无法到达所述膜分离组件的结构位置，由此阻止了膜分离 组件其元件表面附着的金属微粒以及碳粒之类的物质对微波能量的吸收，进而 遏制了所述膜分离组件的热蚀破坏进程。
另一方面，在本案方法中，通过在反应器的内部或外表面安装超声波换能 器，利用高频超声波，在不停机、不拆机前提下，实现微波光催化反应器内部 的所述石英管外侧面的积垢的即时的清除，藉此维持所述石英管对紫外光的高 通透性能，并维持微波光催化反应装置的持续的高效率。
本案方法一揽子地解决了涉及所述两个关键构件的维护问题。
具体实施方式
本案方法的实施，主要步骤如下：
a，用金属材质的箱笼状微波屏蔽罩将位于微波光催化反应室内部的膜分离 组件包藏起来，使得膜分离组件处于该箱笼状微波屏蔽罩的内部，该箱笼状微 波屏蔽罩其外形轮廓呈箱形，该轮廓呈箱形的箱笼状微波屏蔽罩上含有许多的 孔洞，该箱笼状微波屏蔽罩其整体的位置也是在所述微波光催化反应室的内部， 该箱笼状微波屏蔽罩是用于将膜分离组件与微波源隔离开来的构件;
b，在微波光催化反应器的内部或外表面安装超声波换能器;
c，将该超声波换能器与高频振荡电讯号传输电缆的一端连接;
d，将该高频振荡电讯号传输电缆的另一端与高频振荡电讯号发生器连接;
e，将高频振荡电讯号发生器接通电源。
该超声波换能器优选具有金属外壳的铠装的超声波换能器。
该超声波换能器优选具有笼状电磁隔离罩的超声波换能器，该笼状电磁隔 离罩的材质是金属材质。
该超声波换能器优选的发射频率其范围介于100KHz与12MHz。
该电源优选带有电源定时开关的电源。
该方法其实施还包括以下步骤，在超声波换能器的表面涂装、包覆聚四氟 乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层。
该方法其实施也允许进一步包括以下步骤，在高频电讯号传输电缆上涂装、 包覆聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层。
所涂装、包覆的聚四氟乙烯保护层或聚偏氟乙烯保护层其厚度可以是任意 指定的厚度;任何厚度的保护层都能发挥一定的保护作用;该保护层的厚度可 以根据实际需要来确定。
该方法其实施也允许进一步包括以下步骤，在高频电讯号传输电缆上套装 金属丝网屏蔽层，该金属丝网屏蔽层用于阻隔该电缆其周边环境的微波辐射干 扰。
所述超声波换能器连同经由高频振荡电讯号传输电缆与其连接在一起的高 频振荡电讯号发生器，以及，相关电源，构成超声发射机构，在所述超声发射 机构连续运作的情形下，所述石英管外侧面的结垢其进程能够被完全抑制。
当然，所述连续运作不是必须的，因为也可以间歇运作，或根据需要在特 定的需要免拆机清洁的情形下手动启动其运作，比如间隔数星期手动启动运作 数分钟或数十分钟;等等。
本案实施所涉箱笼状微波屏蔽罩以及笼状电磁隔离罩都是用于隔离微波影 响的金属笼构件，只不过，保护的对象不同，所要抵御的损害其机制不相同。
本案实施所涉超声波换能器可以是市售的任何形态的超声波换能器;本案 实施所涉超声波换能器当然也可以是附设有超声波变幅杆的超声波换能器。