【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环保水处理领域，具体涉及一种通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法。
技术介绍
1、高效去除新污染物的常见方法包括：吸附法、膜法和高级氧化法。吸附法使用灵活、操作简单，对于部分抗生素类新污染物具有较好的吸附能力。但在实际应用过程中，吸附剂在用后需要再次处置。有文献报道膜对大于70％的新污染物种类具有较好的去除效果，然而膜组件造价高、易堵塞、难再生，进而阻碍了大规模的工程应用。高级氧化法具有反应活性高、降解能力强的技术优点，能够将多种新污染物矿化。其中，基于自由基产生及强化的高级氧化体系搭配绿色生态型催化剂展现出良好的工程应用前景。
2、紫外灯是一种环境友好、无二次污染、处理效率高的净水消毒设备，其形式多样、门类繁多，其中最为常见的是水质净化设施的紫外消毒设备普遍采用的紫外灯管，因易于实施、操作简便、效果显著等优势，具有非常广泛应用。
3、上述紫外灯管能够发射波长较短的紫外线(λ＜400nm)，紫外线不仅可迅速使蛋白质变性，从而有效杀灭水体中几乎所有的细菌和病原体，而且在波长较短、剂量较大时，可对水中的有机物产生直接光解作用(反应1-4)。
4、r + hν(λ ＜ 185nm)→ r* (1)
5、r*→·r1+·ch2ch3 (2)
6、·r1+hν(λ＜185nm)→·ii(i＝1，2，…，n) (3)
7、·ii+·ii→p
8、在常规紫外灯管消毒净水技术基础上，结合光催化氧化技术，衍生出紫外线协同半导体光催化材料的高级氧化净水技术。该技术能够有效激发水中羟基自由基(·oh)等活性自由基的生成，再通过活性自由基与有机化合物的加合、取代、电子转移、断键等作用，使大分子有机物降解为小分子物质，甚至直接降解成为二氧化碳(co2)和水(h2o)，从而实现净水。上述活性自由基还包括激发态氧原子(o1d)、超氧自由基(ho2·-/o2·-)、单线态氧(1o2)等，同样具有强氧化性，可发生与·oh类似的矿化反应实现净水(反应5-8)。
9、h2o+hν→·oh+·h (5)
10、r+·oh→roh (6)
11、r+·oh→·r+h2o (7)
12、rn+·oh→rn-1+oh- (8)
13、相关研究表明，多种氧化剂和紫外光催化技术联用可进一步提升水体的消毒和净化效率，取得比使用单一氧化剂或单一使用紫外光催化所不具备的显著效果提升。例如：单纯臭氧与有机物的反应是有选择性的，而且不能将有机物彻底分解为co2和h2o；若采用臭氧和紫外光催化技术联用，则能有效提高净水和消毒效率。臭氧和紫外光催化技术联用净水和除臭的作用原理如反应式9-11所示，其中o3表示臭氧，uv表示紫外辐射，hv表示光解，o1d表示激发态氧原子，·oh表示羟基自由基，h2o2表示过氧化氢。
14、o3+uv(或hν，λ＜310nm)→o2+o(1d) (9)
15、o(1d)+h2o→·oh+·oh→h2o2(水中) (10)
16、o(1d)+h2o→·oh+·oh(潮湿空气) (11)
17、又如臭氧和双氧水联用也能产生耦合强化作用，其反应原理如反应式(12)所示。
18、2o3+h2o2→·oh+·oh+3o2 (12)
19、而二氧化氯和双氧水反应可产生具有强氧化性的次氯酸：
20、2clo2+h2o2→2hclo2+o2 (13)
21、双氧水和紫外光催化技术联用亦具有耦合强化作用：
22、h2o2+uv(或hν，λ≈200～280nm)→·oh+·oh (14)
23、又如二氧化氯溶液和紫外联用(r表示有机反应物，r*表示有机反应产物)：
24、r+clo2→r*+clo2- (15)
25、clo2-+hν(λ＜300nm)→2o(1d)+cl- (16)
26、然而，一方面，现有水质净化设施中的紫外灯仅发挥了紫外消毒作用，未充分利用紫外灯固有能量实现紫外光催化的净水作用。事实上，现有消毒用紫外灯在管壁处的紫外辐照强度较高(一般可达5000w/m2以上)，所以如能充分利用紫外灯管壁附近的高强紫外辐照，在该区域供应充足的o3、h2o2、clo2等氧化剂，辅以黑钛、二氧化钛等光催化剂的催化作用，就能激发上述化学反应，产生大量活性自由基，对水体起到高效净化和强化消毒作用。另一方面，现有消毒用紫外灯通常在灯管外部一体化封装一层石英管套以起到保护作用，水体直接和上述外管套的外壁接触，而紫外灯长期工作会产生高温，导致上述外管套外壁易高温结垢，清洗十分困难。所以如能在现有紫外灯套管外壁附近供应充足的氧化剂，并使紫外灯套管与待处理水体相对隔离，则能明显避免套管高温结垢问题。
27、为最大限定地发挥紫外灯自身功能，本专利技术拟对现有水质净化(包括但不限于自来水、中水回用、水资源再生利用、城镇水体处理、工业废水处理)厂或设施中消毒用紫外灯套管进行适当改造，即能实现活性自由基的持续大量生成和扩散，从而显著提升水体净化和消毒性能，且更加便于清洁紫外灯套管。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是为了克服现有技术中常规紫外灯难以有效激发生成活性自由基、净水效果欠佳、外管套易结垢难清洁等缺陷，拟对现有紫外灯进行适当改造，并提供一种通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法。
2、本专利技术是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
3、一种通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，所述方法包括以下步骤：
4、步骤一：将若干环状孔板垂直于现有紫外灯套管轴线方向固定于所述紫外灯套管侧面，并将两个末端封板垂直于所述紫外灯套管轴线方向固定于所述紫外灯套管两端；
5、步骤二：将若干透明多孔的拼接罩体平行于所述紫外灯套管轴线方向卡合于所述环状孔板和末端封板的外环边沿，并通过若干拼接组件将所述拼接罩体拼接为一个完整管体，使得所述拼接组件与所述紫外灯套管之间形成环状间隙空腔；
6、步骤三：将多种氧化剂通过氧化剂泵送组件加压输送至连通于所述拼接罩体侧面的第一氧化剂入口、第二氧化剂入口、第三氧化剂入口，使多种氧化剂喷射于所述环状间隙空腔，继而在所述紫外灯套管的紫外光辐照和所述拼接罩体内壁所涂光催化剂的催化作用下激发生成高浓度活性自由基；
7、步骤四：所述高浓度活本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述紫外灯套管为现有水质净化设施消毒用紫外灯外部一体化封装的石英外管套。
3.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述拼接罩体的外形为管体侧表面的一部分，且若干规格相同的所述拼接罩体恰能拼接成一个完整的管体；所述拼接罩体采用石英材质，并在适当位置开设若干通孔；其内壁面和/或外壁面上涂有紫外光催化剂；相邻两个所述拼接罩体之间采用拼接组件进行连接，用于将相邻两个所述拼接罩体紧密连接，确保无间隙。
4.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述末端封板呈扇形，表面不开孔，并能够与所述拼接罩体内壁及紫外灯套管外壁刚好密封卡合；所述环状孔板呈扇形，表面开设若干通孔，并能够与所述拼接罩体内壁及紫外灯套管外壁刚好密封卡合。
5.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述环状间隙空腔中的
6.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述环状间隙空腔中相距较近的两个相邻环状孔板之间设有第二氧化剂入口，该空间内的所述拼接罩体不开设通孔；所述第二氧化剂从第二氧化剂入口朝着拼接罩体的径向方向喷流到所述环状间隙空腔，继而所述第二氧化剂通过上述两个环状孔板的通孔朝着拼接罩体的轴向方向喷流到环状孔板外的环状间隙空腔，并在所述环状间隙空腔中高强紫外的激发作用下，生成高浓度活性自由基，再从拼接罩体表面的通孔流出。
7.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述环状间隙空腔中相距较远的两个相邻环状孔板之间设有第三氧化剂入口，该空间内的所述拼接罩体开设若干通孔；所述第三氧化剂从第三氧化剂入口朝着拼接罩体的径向方向喷流到所述环状间隙空腔，在所述环状间隙空腔中高强紫外的激发作用下，生成高浓度活性自由基，再从拼接罩体表面的通孔流出。
8.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述监测组件包括若干所述监测探头，用于监测水体的污染物浓度和紫外光辐照强度；所述监测探头至少有一个设置于所述环状间隙空腔、且至少有一个设置于所述拼接罩体外侧的水体中。
9.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述电控组件用于根据所述监测探头反馈的污染物浓度、紫外辐照强度调节所述紫外灯套管的辐照强度、所述氧化剂泵送组件加压输送多种氧化剂的剂量、以及与各氧化剂入口连接的流量调节阀开度。
10.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，对于水体中若干现有紫外灯套管，可同时对其按照权利要求1-9所述的方法进行改造，改造后使其构成成套组合，且相邻两个所述紫外灯套管距离中点的辐照强度能够满足水体的基本消毒条件。
...【技术特征摘要】
1.一种通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述紫外灯套管为现有水质净化设施消毒用紫外灯外部一体化封装的石英外管套。
3.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述拼接罩体的外形为管体侧表面的一部分，且若干规格相同的所述拼接罩体恰能拼接成一个完整的管体；所述拼接罩体采用石英材质，并在适当位置开设若干通孔；其内壁面和/或外壁面上涂有紫外光催化剂；相邻两个所述拼接罩体之间采用拼接组件进行连接，用于将相邻两个所述拼接罩体紧密连接，确保无间隙。
4.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述末端封板呈扇形，表面不开孔，并能够与所述拼接罩体内壁及紫外灯套管外壁刚好密封卡合；所述环状孔板呈扇形，表面开设若干通孔，并能够与所述拼接罩体内壁及紫外灯套管外壁刚好密封卡合。
5.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述环状间隙空腔中的末端封板与其最近的环状孔板之间设有第一氧化剂入口，该空间内的所述拼接罩体不开设通孔；所述第一氧化剂从第一氧化剂入口朝着拼接罩体的径向方向喷流到所述环状间隙空腔，继而通过上述环状孔板的通孔朝着拼接罩体的轴向方向喷流到环状孔板外的环状间隙空腔，在所述环状间隙空腔中高强紫外的激发作用下，生成高浓度活性自由基，再从拼接罩体表面的通孔流出。
6.如权利要求1所述的通过改造紫外杀菌灯激发催化氧化功能的方法，其特征在于，所述环状间隙空腔中相距较近的两个相邻环状孔板之间设有...
【专利技术属性】
技术研发人员：张欣，崔贺，董磊，
申请(专利权)人：上海市政工程设计研究总院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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