申请日2011.07.12
公开(公告)日2012.02.22
IPC分类号C02F1/72; C02F1/32
摘要
本实用新型涉及一种交替光照催化氧化处理含酚污水实验装置，属于工业废水处理实验装置领域;主要结构是：在紫外灯管的周围，顺着灯管的方向排列多只透明的石英反应管，石英反应管外围排列多只不锈钢管;反应液从石英反应管底部进入、顶端流出，在石英反应管中受光作用而反应;再从不锈钢管上部流入、下部流出，催化剂在其中避光、休整;所有管都是串联关系，反应物进入石英反应管再进不锈钢管，然后再进石英反应管，如此反复，共经历十几根石英反应管最后流出。优点是反应管长，可增加反应时间;光照充分，提高催化效率。交替光照，有利于催化剂起到更好的催化作用;干扰因素影响小，实验数据重现性好。
权利要求书
1.一种交替光照催化氧化处理含酚污水实验装置，其特征在于，该装置包 括有：反应液收集瓶(1)、托盘(2)、不锈钢管(3)、紫外灯管(4)、石英反应管 (5)、反应液流量计(6)、反应液流量调节阀(7)、回流调节阀(8)、氧气流量计 (9)、磁力泵(10)、反应液料槽(11);所述的紫外灯管(4)的两端安装在托盘(2) 上下两端的圆心部位，石英反应管(5)同向环绕安装在紫外灯管(4)的外围，不 锈钢管(3)同向环绕安装在石英反应管(5)的外围;石英反应管(5)与不锈钢管 (3)通过胶管串联，且胶管的两端安装有卡子;反应液料槽(11)中的反应液料在 磁力泵(10)的作用下通过反应液流量调节阀(7)、反应液流量计(6)顺次从相互 串联的石英反应管(5)的底部进入顶端流出，再从不锈钢管(3)上部流入、 下部流出，最后流入反应液收集瓶(1)内;所述的回流调节阀(8)安装在反应液 流量调节阀(7)与反应液料槽(11)之间的管路上;所述的氧气流量计(9)安装在 反应液流量计(6)与石英反应管(5)之间的管路上。
2.根据权利要求1所述的一种交替光照催化氧化处理含酚污水实验装置， 其特征在于：所述的不锈钢管(3)点焊在托盘(2)的上下两端，其外径为10mm， 共13根。
3.根据权利要求1所述的一种交替光照催化氧化处理含酚污水实验装置， 其特征在于：所述的石英反应管(5)外径为10mm，内径为7mm，共14根。
说明书
一种交替光照催化氧化处理含酚污水实验装置
技术领域
本实用新型属于工业废水处理实验装置领域，特别涉及一种处理含酚工业 废水的实验装置。
背景技术
工业废水处理是现代社会保护环境减少污染的重要项目。含酚废水是当今 世界上危害大、污染范围广的工业废水之一，是环境中水污染的主要来源。 在许多工业领域诸如煤气、焦化、炼油、冶金、机械制造、玻璃、石油化工、 木材纤维、化学合成、塑料、医药、农药、油漆等工业排出的废水中均含有 酚。这些废水若不经过处理，直接排放，灌溉农田，则可污染大气、水、土 壤和食品。同时，酚是一种中等强度的化学毒物，与细胞原浆中的蛋白质发 生化学反应。低浓度时使细胞变性，高浓度时使蛋白质凝固，对人体危害极 大。目前国内外处理含酚废水的常用方法主要有萃取、吸附、超临界氧化、气 提及蒸馏、膜分离、光催化氧化等方法。多相光催化氧化法用于水中难降解污 染物的去除，是80年代中期发展起来的新技术，具有节能、高效等优势。光催 化氧化法处理废水的基本原理是以半导体的能带理论为基础，当N型半导体(光 催化剂)被能量大于其禁带宽度的紫外或近紫外光照射时，其满带上的价电子被 激发，形成电子-空穴对，电子-空穴对引发产生的羟基和自由基·OH具有极 强的氧化性，能够对酚进行完全的氧化分解，达到废水净化的目的。光催化氧 化法处理含酚废水的效果主要取决反应器形式、光强度、光照时间、光距、催 化剂种类、形式、加入量等。实验中反应器形式的确定至关重要，原因是其他 因素都很容易在实验中摸索。
现有技术中缺乏这种实验装置，为了这种实验装置的诞生，研究者进行了 如下的探索。研究者曾利用TiO2催化剂在紫外灯作用下进行光催化降解污水中 苯酚的研究，使用的反应器包括透明石英反应釜、蛇形盘管式反应器及旋流反 应器等。通过研究及文献知道对酚降解影响因素较多：光强度(含光源与反应 釜距离)，反应时间(停留时间)，催化剂加入量、催化剂制备条件、粒径、孔 隙率，污水透明程度及PH值等。同时，从TiO2具有光催化作用的原理知道，TiO2在紫外光作用下，在O2及H2O存在时，形成电子-空穴对，产生强氧化性自由 基·OH。连续光照和断续过程TiO2产生氧化自由基的能力不同。TiO2受到紫外 光照射后，并不是一直、连续地产生氧化自由基，而是能量足够时才有电子激 发与跃迁。因此可以断定，·OH自由基是断续生成。基于此，本实验装置就是给 光照一段时间的催化剂短暂的休整，也给被处理物与·OH一段反应时间。光照、 停止光照可以通过给电与停电去实现，但这种做法实际意义不大，因为光源会 因此缩短使用寿命。我们曾用旋转遮光罩做过类似实验，收到一定效果，但对 于较长停留时间的管式反应器实现较困难。
发明内容
根据实验需要，设计、制作了本实用新型的交替光照催化氧化处理含酚污 水的实验装置。以达到催化效率好，干扰因素影响小，从而满足更好净化含酚 废水的目的。
一种交替光照催化氧化处理含酚污水实验装置，其特征在于，该装置包括 有：反应液收集瓶、托盘、不锈钢管、紫外灯管、石英反应管、反应液流量计、 反应液流量调节阀、回流调节阀、氧气流量计、磁力泵、反应液料槽;所述的 紫外灯管的两端安装在托盘上下两端的圆心部位，石英反应管同向环绕安装在 紫外灯管的外围，不锈钢管同向环绕安装在石英反应管的外围;石英反应管与 不锈钢管通过胶管串联，且胶管的两端安装有卡子;反应液料槽中的反应液料 在磁力泵的作用下通过反应液流量调节阀、反应液流量计顺次从相互串联的石 英反应管的底部进入顶端流出，再从不锈钢管上部流入、下部流出，最后流入 反应液收集瓶内;所述的回流调节阀安装在反应液流量调节阀与反应液料槽之 间的管路上;所述的氧气流量计安装在反应液流量计与石英反应管之间的管路 上。
所述的不锈钢管点焊在托盘的上下两端，其外径为10mm，共13根。所述的 石英反应管共14根，其外径为10mm，内径为7mm。
有益效果：建立此装置后，在同种催化剂，同样催化剂加入量，相同光强、 处理时间及PH值下，对含酚污水做连续光照与交替光照对比实验，结果如附图 2所示。附图2中上、下两条曲线分别代表交替光照与连续光照催化时间与苯酚 转化率关系曲线。从中可以看出，在30分钟内，交替光照与连续光照处理污水 中苯酚，结果有很大不同。尤其在18分钟左右时苯酚转化率相差最大，达到10%。 可以说明交替光照比连续光照效率要高。此装置的主要特点是：1)反应管长， 可增加反应时间。2)光照充分，提高催化效率。3)交替光照，有利于催化剂 起到更好的催化作用。4)干扰因素影响小，实验数据重现性好。