[發(fā)明專利]用紫外輻射裝置和催化劑處理壓艙水的設(shè)備和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200780035601.4
• 申請日: 2007-09-25
• 公開（公告）號: CN101541685A
• 公開（公告）日: 2009-09-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: D·斯滕曼;P·博林;E·埃里克森;C·圖爾斯泰特
• 申請（專利權(quán)）人: 阿爾法沃爾股份公司
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;A61L2/10;B63J4/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 張群峰

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種處理液體的方法，特別是用光催化反應(yīng)來凈化液 體以除去或消滅液體中的有害有機(jī)體。

背景技術(shù)

對受污染的液體特別是水的環(huán)境效應(yīng)有越來越高的要求。得到干凈 的未受污染的水變成世界上的重點(diǎn)問題。這需要淡水以及鹽水。在世界 上很多區(qū)域的淡水供應(yīng)受到限制的同時，很多淡水資源已被人類污染。

關(guān)于鹽水，幾十年來已向海洋傾倒了各種有害的并且污染的物質(zhì)， 例如化學(xué)制品、原油、汽油、重金屬和來自工廠煙囪的煤煙，這些污 染物影響了海洋中脆弱的生物平衡。

海洋中的生物平衡也由于壓艙水的處理的原因而被人類影響。船 舶布置有壓艙水艙，壓艙水艙被填充以在船舶不能用貨物裝滿時使船 舶穩(wěn)定。即，當(dāng)船舶在例如黑海的港口卸下它的貨物時，并隨后接收 指令在紅海的港口裝進(jìn)另一批貨物，它用黑海的海水填充它的壓艙水 艙。當(dāng)船舶隨后到達(dá)紅海的港口時，它將壓艙水艙排空以接收新的貨 物。從而，曾在黑海的水中的物種被運(yùn)輸?shù)郊t海。被運(yùn)輸來的物種可 完全不同于紅海中的正常物種，并可從而導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)問題。眾所 周知，從它們的正常環(huán)境運(yùn)輸?shù)叫颅h(huán)境的物種會引起很大的問題，例 如，由于在新環(huán)境中它們沒有正常的天敵；由于本地物種從運(yùn)輸來的 物種中獲得病害并被消滅，等等。一些被確認(rèn)為一旦傳播就將成為嚴(yán) 重的生態(tài)問題的物種有：霍亂、海藻、有毒藻類和蚌類，這只是提及 了一小部分。估計大約30-50億噸的壓艙水在全世界運(yùn)輸。因此這已成 為聯(lián)合國國際海事組織簽發(fā)的條約的重點(diǎn)問題：從2009開始將要求所 有商船安裝和使用專用系統(tǒng)以處理壓艙水，這并不令人驚訝。

已開發(fā)了多個系統(tǒng)以處理和凈化水，例如使用化學(xué)制品，其中通 常使用氯化物。為了減少很多化學(xué)制品對環(huán)境的負(fù)面影響，系統(tǒng)已被 發(fā)展成不使用化學(xué)制品，而依靠其他作用以殺死水中的有機(jī)體以使水 凈化。

在幾個國家已開發(fā)了在飲用水設(shè)備和洗浴設(shè)施中用臭氧(O₃)來 凈化水以及將在水中溶解的臭氧用于物品的清潔、消毒和殺菌的方法。 臭氧的反應(yīng)能力(2.07V電化氧化電勢)歸因于它是一種強(qiáng)氧化劑。高 化學(xué)反應(yīng)性與不穩(wěn)定的電子排布相接合，該不穩(wěn)定電子排布從其他分 子尋求電子，從而意味著自由基的形成。在這個過程中，臭氧分子被 分解。依靠其氧化作用，臭氧迅速地作用于某些無機(jī)和有機(jī)物質(zhì)。

其對某些碳?xì)浠衔铩⑻穷悺⑾x劑等的氧化作用意謂著在某些 處理中臭氧是一種好的化學(xué)制品選擇。臭氧、氧、過氧化氫物和紫外 線輻射的組合意味著這些反應(yīng)會由于更多自由基的產(chǎn)生而進(jìn)行得更快 和更有效率。光分解和光催化過程被用來分解這些有機(jī)體，使其變成 無害的，并為此使用不同波長的光。所使用的普通光譜之一是紫外線， 在紫外線中，某些波長在產(chǎn)生所需作用方面比其他波長更有效。例如， 200nm以下的波長在由液體中的氧產(chǎn)生與有機(jī)體反應(yīng)的臭氧方面具有 良好的效果。為了增強(qiáng)這種效果，一些方法使用額外的氧來促進(jìn)臭氧 的產(chǎn)生。

另一種方法是用某種波長的紫外線來輻射所產(chǎn)生的臭氧，以分解 臭氧并產(chǎn)生比臭氧更有化學(xué)活性的基。這樣的方法在EP0800407中被公 開，其中，待處理介質(zhì)被引入某種形式的外殼中。在這個外殼中，該 介質(zhì)被暴露于具有130-400nm范圍內(nèi)的光譜分布的紫外線輻射。

特別是200nm以下的波長將介質(zhì)中的氧轉(zhuǎn)化為臭氧分子(O₃)。所 形成的臭氧分子同時被在上述的波長范圍內(nèi)，尤其是在高至400nm的波 長的輻射所分解。同時，所形成的O₂被分解以形成原子氧。

為了在自由基尤其是HO’基的產(chǎn)生期間提高效率，利用了催化劑， 催化劑布置在臭氧被分解成自由基的區(qū)域中。用于催化劑的材料可包 括金屬和/或金屬氧化物，例如貴金屬、氧化鋁、氧化鈦、二氧化硅以 及它們的混合物。

在一些應(yīng)用領(lǐng)域中，例如處理高含鹽水平的海水，上述產(chǎn)生和分 解臭氧的方法不能像預(yù)期的那樣起作用，因?yàn)辂}水中的氯離子吸收了 生成臭氧所需的紫外波長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是利用在某一區(qū)域產(chǎn)生臭氧以及同時將臭氧分解形 成自由基這兩種正面效應(yīng)的結(jié)合，所述區(qū)域存在催化劑以促進(jìn)自由基 的產(chǎn)生，根據(jù)EP0800407，這形成了本發(fā)明的基礎(chǔ)，以非常有效的方式 以確保很高的凈化度以及殺死有機(jī)體。