[發明專利]泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置及試驗方法

在審

• 申請號: 202110506863.6
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113044914A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 劉海成;周欣儀;凌越;花瑞琪;季杰
• 申請（專利權）人: 蘇州科技大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/32;C02F1/38;C02F1/72
• 代理公司: 重慶謝成律師事務所 50224
• 代理人: 謝殿武

本發明公開了一種泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置，可用于景觀水、污(廢)水及黑臭水體凈化處理，包括同心設置且可相對旋轉的外筒及內筒，所述外筒套設于所述內筒外，所述內筒可全部或部分置于所述外筒內部，所述內筒由電機驅動旋轉，所述內筒內設置紫光燈且內筒具有透光性，所述外筒與內筒之間為光催化反應通道其內設置有催化劑，所述外筒上開設有進水口及出水口。本發明公開的一種泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置及試驗方法，通過控制變量法可以非常明確地確定光催化反應中因素對光催化反應的影響情況，能在多次試驗中找出最佳試驗條件，提高光催化反應效率，并且整體裝置結構簡單，成本低廉，便于適用，試驗方法也簡單直接、快速準確。

技術領域

本發明涉及水處理技術領域，具體涉及一種泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置及試驗方法。

背景技術

1972年日本科學家A.Fujishima和K.Honda發現光照的Ti02單晶電極能分解水，引起科技工作者對光誘導氧化還原反應的興趣，由此推動了有機物和無機物光氧化還原反應的興趣。

光催化氧化法是將紫外光輻射(UV)和氧化劑結合使用的方法。在紫外光的激發下，氧化劑光分解產生氧化能力更強的自由基(如0H·)和活性氧。羥基自由基具有極高的氧化電極電位(2.80v)，僅次于F(3.06v)。它的電子親和能力為596.3KJ，容易進攻高電子云密度點。這決定了0H·進攻具有快速性，并且通過電子轉移和加成反應，能夠無選擇的與水中的污染物發生反應。通過破鏈斷鍵，將污染物氧化成為二氧化碳、水，部分物質直接礦化成為鹽，而不會產生二次污染。這就使得它具有很強的光氧化還原功能，可氧化分解各種有機化合物和部分無機物，能破壞細菌的細胞膜和固化病毒的蛋白質，從而可以氧化

許多單用氧化劑無法分解的難降解有機污染物。紫外光和氧化劑的共同使用，使得光催化氧化無論在氧化能力還是反應速率上，都遠遠超過利用光誘導產生羥基自由基0H·，是近年來水處理工程關注較多的一種新型高級氧化裝置。

因為光催化氧化法具有良好的化學穩定性、機械穩定性、耐光腐蝕、低廉無毒等特性而被廣泛地應用于抗污涂料、殺菌、太陽能敏化電池和光催化處理環境污染物等。但是，實際在利用光催化氧化法進行水處理時因為需要利用紫光進行光催化，紫光燈在長期照明下會產生大量的能量消耗；并且在整個光催化反應過程中影響發應速率的因素較多，比如接觸面積、流體速度等，也需要通過控制一些定量因素和變量因素的對比來試驗得出光催化反應的最佳反應條件。

因此，為解決以上問題，需要一種泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置及試驗方法，能夠儲存太陽能為紫光燈提供電能，并且便于測試各變量因素對光催化反應速率的影響，從而優化得到最佳反應條件的試驗方法，并且整體裝置結構簡單，成本低廉，便于適用，試驗方法也簡單直接、快速準確。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是克服現有技術中的缺陷，提供泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置及試驗方法，能夠儲存太陽能為紫光燈提供電能，并且便于測試各變量因素對光催化反應速率的影響，從而優化得到最佳反應條件的試驗方法，并且整體裝置結構簡單，成本低廉，便于適用，試驗方法也簡單直接、快速準確。

本發明的泰勒渦旋式光催化水處理試驗裝置及試驗方法，包括同心設置且可相對旋轉的外筒及內筒，所述外筒套設于所述內筒外，所述內筒可全部或部分置于所述外筒內部，所述內筒由電機驅動旋轉，所述內筒內設置紫光燈且內筒具有透光性，所述外筒與內筒之間為光催化反應通道其內設置有催化劑，本裝置用到的催化劑為懸浮態二氧化鈦粉末，所述外筒上開設有進水口及出水口，進水口引入待凈化水體。試驗時外筒不動，電機帶動內筒旋轉，兩筒間水體形成泰勒渦旋，中心紫光燈作為催化反應的光源，渦旋帶動待凈化水體與光催化材料充分接觸反應且利用水體動態不穩定性和圓柱間環形尺寸的離心不穩定性來提高反應效率。出水口引出凈化完成的水體，過濾出懸浮在水中的催化材料并進行凈化指標檢測。內筒用透明材質，外筒用反光材質提高紫外光利用率，內筒內安置紫光燈作為催化反應的光源，外筒上設有進水口和出水口且通過電線口外接光伏板，光伏板連接紫光燈和發動機，實現光能向電能轉化。可根據實際凈化效率選擇多個反應器串聯運作。