[實用新型]懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器

有效

• 申請號: 201720842287.1
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN206940483U
• 公開（公告）日: 2018-01-30
• 發明（設計）人: 孫凌凌;胡心科;孫雪;馬紅鵬
• 申請（專利權）人: 陜西省石油化工研究設計院
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/44;C02F1/72;C02F1/74
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 劉玲玲

技術領域

本實用新型涉及一種光催化反應器，具體涉及一種懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器，屬于化工設備技術領域。

背景技術

隨著國家對水資源循環利用的日益重視，尤其在缺水地區，污水“零排放”已經越來越被認識并推廣。在實現“零排放”的過程中，多級反滲透濃鹽水中COD的降解是關鍵難點之一。多級反滲透濃鹽水是指在污水處理的過程中，已經經過生化處理、微濾、納濾、超濾以及反滲透處理后殘余的高濃度廢液，其特點是鹽含量高、有機物含量高，且其中的有機物大多為生化反應無法氧化分解的穩定有機物。如若不將濃鹽水中的有機物與無機鹽類分離，首先，在濃鹽水蒸發過程中有機物會凝結成膠質阻礙蒸發過程造成額外的能源的損耗，其次，殘存有機物對濃鹽水蒸發終產物即無機鹽的純度造成嚴重影響。沒有將有機物和無機物分離的終產物會被歸類為危險化學廢料，如今大多采用填埋等方式處理，成本巨大且對環境有二次污染的潛在風險。如果能將殘存有機物進行處理，使無機鹽得以分離提純，不僅能夠節約危險化學廢料處理所要消耗的人力物力財力，而且可以使無機鹽得到重復利用創造更多價值得以“化廢為寶”。

光催化技術的特點為該問題的徹底解決提供了思路。目前，對二氧化鈦光催化反應的研究已證明了該技術本身的可行性，市場上也已出現利用紫外燈催化二氧化鈦處理有機物的設備并用于實際。二氧化鈦光催化目前有懸浮型和負載型兩種，懸浮態一般可實現較高的反應效率，但催化劑不易從處理后液體中分離或回收利用，常造成排除液易產生二次污染和催化劑使用成本較高的問題。涂覆法有負載的催化劑顆粒量有限制的局限，而且會造成催化劑的有效表面積減少，近而導致催化劑的活性下降，且兩種形式的設備大多采用紫外燈直接激發催化劑的模式，造成光利用率較低，紫外光與催化劑及污染物的有效接觸面積小，導致反應器效率低下，限制了該技術的推廣。

實用新型內容

為解決現有技術的不足，本實用新型的目的在于提供一種能最大限度的發揮二氧化鈦光催化劑對多級反滲透濃水中COD的降解效能的懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器。

為了實現上述目標，本實用新型采用如下的技術方案：

懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器，其特征在于，包括：彌散光纖發光系統、超濾膜分離系統和輔助系統，其中，

前述彌散光纖發光系統包括：紫外激光器、傳光光纖、光纖耦合器、彌散光纖、光纖上固定板和光纖下固定板，紫外激光器產生的紫外光通過傳光光纖及光纖耦合器后送至彌散光纖，彌散光纖側面發光透出紫外光，彌散光纖的上下兩端分別固定在光纖上固定板和光纖下固定板上，光纖上固定板和光纖下固定板的相應位置上均留有透水孔；

前述超濾膜分離系統包括：膜殼和中空超濾膜絲，膜殼的底部設置有進水口和下排口，上部的側壁上設置有產水口和反洗水進口，光纖耦合器裝于膜殼的頂端，光纖上固定板和光纖下固定板分別裝于膜殼的內部的上下兩端，中空超濾膜絲為內壓式超濾膜，套在彌散光纖上；

前述輔助系統包括：二氧化鈦投加系統和二氧化鈦再生系統，從超濾膜分離系統的下排口排出的含二氧化鈦粉末的濃縮液和反洗水經由管道進入二氧化鈦投加系統重復利用，二氧化鈦累積使用一段時間失效后，從超濾膜分離系統的下排口排出的含二氧化鈦粉末的濃縮液和反洗水則經由管道排入二氧化鈦再生系統，再生以后再排入二氧化鈦投加系統重復利用。

前述的懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器，其特征在于，前述中空超濾膜絲的外徑為1.2mm～1.3mm，內徑為0.5mm～0.7mm。

前述的懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器，其特征在于，前述膜殼的底部還設置有進氣口。

前述的懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器，其特征在于，前述懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器還包括：高效混合器，多級反滲透濃鹽水與納米二氧化鈦溶液在前述高效混合器內充分混勻后經由管道從進水口進入到膜殼中。

本實用新型的有益之處在于：

1、中空超濾膜絲提供了微反應通道，使得有機物與懸浮態二氧化鈦催化劑充分接觸，解決了催化劑有效表面積局限的問題；

2、使用可側面發光的彌散光纖，使得紫外光被充分利用，解決了光利用率低的問題；

3、使用中空超濾膜絲，是內壓式超濾膜，解決了催化劑回收困難的問題；

4、將懸浮型二氧化鈦光催化技術、彌散光纖及中空超濾膜絲組合，形成了一種新型的光催化反應器，該光催化反應器最大限度的發揮了二氧化鈦光催化劑對多級反滲透濃水中COD的降解效能。

附圖說明

圖1是本實用新型的懸浮型二氧化鈦光催化超濾膜反應器的一個具體實施例的結構示意圖。