[發明專利]一種超大功率旋流管式光催化反應器及光催化系統

在審

• 申請號: 201710328580.0
• 申請日: 2017-05-11
• 公開（公告）號: CN107098432A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 金新闖;呂伏建
• 申請（專利權）人: 浙江奇彩環境科技股份有限公司
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72
• 代理公司: 杭州千克知識產權代理有限公司33246
• 代理人: 裴金華

技術領域

本發明涉及光催化反應技術領域，具體地指一種超大功率旋流管式光催化反應器及光催化系統。

背景技術

隨著工業的快速發展和居民生活水平的大幅提高，產生了的大量工業廢水和生活污水，這些廢水的超標排放對人類及動植物的生活環境造成了極大危害，尤其是高濃度難降解污染物廢水的處理問題日漸成為世界各國研究的難點和焦點。

以傳統的廢水處理技術對難降解的廢水進行處理往往難以達到排放標準，如現有的生物處理方法，對可生化性差、相對分子質量從幾千到幾萬的物質處理較困難；對高級催化氧化技術進行研究將是今后處理高濃度難降解廢水的發展方向之一，其可將高濃度難降解廢水直接礦化或通過氧化提高污染物的可生化性，同時還在環境類激素等微量有害化學物質的處理方面具有很大的優勢，能夠使絕大部分有機物完全礦化或分解，具有很好的應用前景。

而在高級催化氧化技術當中，光催化氧化分解技術又是當今世界公認的最前沿最有效的處理技術。

所謂光催化反應，就是在光的作用下進行的化學反應，光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射，受激分子躍遷至激發態，然后會發生化學反應生成新的物質，或者變成引發熱反應的中間化學產物。光催化氧化技術利用紫外光激發氧化將O₃、H₂O₂等氧化劑與光輻射相結合，以產生具有強氧化能力的羥基自由基(·OH)為特點，在高溫高壓、電、聲、光輻照、催化劑等反應條件下，使難降解的大分子有機物氧化成氧化成CO2、H2O、礦物鹽、低毒或無毒的小分子物質，無二次污染

光催化氧化技術具有如下優勢：

(1)反應條件溫和、氧化能力強；

(2)在染料廢水、表而活性劑、農藥廢水、含油廢水、氰化物廢水、制藥廢水、有機磷化合物、多環芳烴等廢水處理中，都能有效地進行光催化反應，使其轉化為無機小分子，達到完全無害化的目的；

(3)光催化氧化反應對許多無機物，如CN^-、Au(CN)^2-、I^-、SCN^-、Cr₂O₇^2-、Hg(CH₃)₂、 Hg²⁺等的去除也有廣闊的應用前景；

(4)可以破壞氰化物，以及電鍍常用的各種有機螯合劑和添加劑，而達無害化;

(5)可以除去各種水中或氣體中的微生物、細菌和霉菌;

(6)不僅可以破壞稀溶液(廢水)中的有機物，而且可以破壞濃溶液(槽液)中的有機物;

(7)是一種非常清潔的干處理法，不會引入任何其他物質到體系中;

(8)能徹底破壞有機物而使其轉化為CO₂排出，處理的深度比其他方法高;

盡管光催化氧化技術盡管有很多優勢，但其在國內還處于研究階段，傳統的光催化氧化反應裝置適合工業化大批量處理污染物的非常少，技術上還有很多缺陷，主要有以下幾個方面：

（1）紫外光的吸收范圍較窄，光能利用率較低，其效率還會受催化劑性質、紫外線波長和反應器的限制;

（2）光催化氧化需要解決透光度的問題，因為某些廢水(如印染廢水)中的一些懸浮物和較深的色度都不利于光線的透過，會影響光催化效果;

（3）單根燈管功率較小，一般為300～500W中低壓汞燈，很少使用到3KW,反應器結構多為立式圓筒形或箱形，有的設備在反應器內裝有攪拌裝置，且單臺設備內部裝有多根UV燈管，攪拌強烈的情況下燈管很容易松動和破裂，氧化效果不均勻；

（4）如果廢水處理量大，那么設備數量及燈管數量將大幅度增加，裝置占地面積和投資也相應大幅度增大；

（5）燈管使用壽命較短，多為2000小時以下，更換頻繁，無法大規模進行廢水處理；

（6）多用于科研試驗或中試用，工業化廢水處理領域很少有報道使用大功率光催化反應器，也很少有進行大規模廢水處理的裝置；

（8）光催化反應時間普通較長，同一批廢水，有的處理時間達6小時以上；

（9）UV燈管外部的燈套易結垢，影響紫外光的照射，清洗頻繁；

申請號為CN02156875.8、CN201610874502.6、CN201220573548.1、CN201310150989.X等的專利文件公開了幾種光催化反應裝置，其或光利用率低處理量小、或處理能力很有限、或適應性較窄，均不適應于大規模且長期穩定的處理廢水。