CN110152563A - 微波高级氧化反应器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及溶液处理设备技术领域，尤其涉及一种微波高级氧化法处理溶液的反应装置，包括包括反应腔、反应管、紫外线灯管、固定床、微波抑制管、密封圈、压紧圈、固定座、三通管、磁控管、激励腔组成。反应腔内中间安装有反应管；反应管的两边各布置有紫外线灯管；反应管内安装固定床；反应管的两端对应反应腔上焊接微波抑制管；微波抑制管设有锲形密封口，压紧圈将密封圈压在微波抑制管的锲形密封口内；压紧圈上安装三通管，与反应管联通；紫外线灯管安装在反应腔内部的固定座上；磁控管和激励腔组成微波源，通过位于反应腔宽边的开孔，将微波馈入反应腔。本发明提供一种微波高级氧化反应器，采用多个小单元反应器设计，提高高级氧化的处理能效，同时可以实现微波、光催化、臭氧（或双氧水）等组合的高级氧化法对溶液处理，具有更高效率。
Description
技术领域
本发明涉及溶液处理设备技术领域，尤其涉及一种微波高级氧化法处理溶液的反应装置。
技术背景
随着化学工业的发展，化工溶液废物产生的量迅速增加。不同于生活溶液废物，化工溶液废物具有高COD,高氨氮、高盐，有毒、难降解的特点，难直接生化。目前此类溶液废物广泛采用高级氧化法处理：如芬顿氧化、光催化氧化、高温湿法催化氧化等。
芬顿法处理产生大量的危废铁污泥，后续处理成本高。
光催化氧化法主要采用紫外光加催化剂处理溶液。常规的紫外光采用有极灯管，使用寿命短。有无极紫外灯管，由微波激发产生紫外光。在光催化溶液处理中，为避免液体凝结在灯管壁上，灯管需要由反应管隔离，由于光在溶液中的穿透深度有限，溶液只能一部分收到光的催化氧化作用，实际使用效果不是理想。
高温湿法催化氧化需要高温高压，条件苛刻，设备投资大，运行成本高。
目前，微波辅助溶液处理技术已得到科学家的普遍关注，在市场上也有一些微波溶液处理设备在卖。微波结合化学形成微波化学溶液处理，比常规的溶液处理技术具有工艺流程简单，处理时间短的优势，但由于不同溶液的介电常数相差很大，导致微波在溶液的穿透能力相对有限，微波技术在溶液处理中的应用未能成为主流。
在民用工业应用中，微波磁控管主要实用915MHz和2450MHz两种，915MHz磁控管功率大，微波波长长，穿透力深，但价格高；2450MHz功率少，波长短，微波穿透深度浅，但价格低。在溶液处理应用中，现在主要偏重于915MHz。微波能量的吸收与物质的介电常数有关，溶液的介电常数一般加大大，吸波能量强，微波在溶液中的穿透深度浅，无论是采用915MHz还是2450MHz磁控管，微波都不能对深层的溶液发生作用，特别是在处理大流量的溶液时，由于微波的辐射溶液有限，处理效果不好。
微波溶液处理，当微波电场强度达到10的三次方以上，呈现非热效应，对于一些难处理的溶液，在极短时间内剧烈发生化学反应，将溶液中需处理的污染物除去。非热效应只在微波辐照的水体中具有，没有受到微波辐照的溶液没有非热效应。
目前存在的问题：1微波处理溶液效率低；2微波处理溶液量比较小；3不能很好的与其他高级氧化结合。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中微波反应器存在的上述技术问题，而提出的微波高级氧化反应器。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种微波高级氧化反应器包括反应腔、反应管、紫外线灯管、固定床、微波抑制管、密封圈、压紧圈、固定座、三通管、磁控管、激励腔组成。所述反应腔内中间安装一根反应管；反应管的两边各布置有紫外线灯管；所述反应管内安装固定床；所述反应管的两端对应反应腔上焊接微波抑制管；所述微波抑制管设有锲形密封口，压紧圈将密封圈压在微波抑制管的锲形密封口内；所述压紧圈上安装三通管，与反应管联通；所述紫外线灯管安装在反应腔内部的固定座上；所述磁控管和激励腔组成微波源，通过位于反应腔宽边的开孔，将微波馈入反应腔。
进一步的，所述反应腔为矩形金属腔体，保证反应腔不漏波。
进一步的，所述反应腔分为宽边和窄边，宽边中间位置开有微波馈入口，反应腔宽边尺寸为激励腔1/4宽边的n倍，n为整数，反应腔窄边13尺寸为激励腔1/4窄边的m倍。
进一步的，所述反应管为透波的石英玻璃材质，作为溶液处理的反应容器，其直径不大于80mm，使微波、紫外光可以均匀分布在反应管内。
进一步的，所述反应容器为小单元设计，一个反应容器单元为一个反应单元，溶液处理根据处理量，配备多个反应器单元，构建大的溶液处理装置。
进一步的，所述紫外灯管采用无极紫外灯管，无极紫外灯管采用波长包括但不限于185nm、254nm或其他波长紫外线。
进一步的，所述固定床在反应管内，固定床采用催化剂包括但不限于二氧化钛、改性活性炭、铁碳复合材料。
进一步的，所述密封圈在压紧圈的压迫下，嵌入微波抑制管的锲形密封口内，将反应管抱紧，起到固定反应管的作用，同时使反应管与反应腔腔体密封隔离。
进一步的，所述三通管分别与反应管两端相连，一个为出液三通管，一个为进液三通管；进液三通管分别连接进液口、进气口或加药口，作为进口气时，一般用作曝气或通入臭氧，作为加药口时，一般用作加入双氧水或其他药剂。
进一步的，所述磁控管的频率为2450M或915M，激励腔与控制管的频率相匹配，使微波运行稳定，延长磁控管使用寿命。
有益效果：本发明的微波高级氧化反应器与现有技术相比，具有以下优点：
1.本发明采用微波与光催化等其他高级氧化法联合处理溶液废物，比单独的微波溶液处理或单独的光催化等其他高级氧化溶液处理具有更高的效率，保证溶液反应的高效性。
2.本发明采用独立的反应管进行溶液分隔，保证紫外光能均匀穿透，增大溶液与紫外光的接触面积；采用固定床设计，增加催化反应；通入臭氧或双氧水，实现微波、光催化、臭氧（双氧水）等组合高级氧化法的溶液处理。
3.本发明采用反应管小单元反应器设计分流溶液， 保证微波在溶液中能均匀分布，提高了反应器内电磁场均匀性和电磁场电场强度，实现溶液处理微波非热效应反应。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的俯视示意图。
图2为本发明的正面示意图。
图3为本发明的侧面示意图。
图中：反应腔1、反应管2、紫外灯管3、固定床催化剂4、微波抑制管5、密封圈6、压紧圈7、固定座8、三通管9、磁控管10、激励腔11、反应腔宽边12、反应腔窄边13。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述。较佳实施例中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等用语，仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
根据本发明的实施例，提供了一种微波高级氧化反应器。
如图1至图3所示，根据本发明实施例所述的微波高级氧化反应器，包括反应腔1、反应管2、紫外线灯管3、固定床4、微波抑制管5、密封圈6、压紧圈7、固定座8、三通管9、磁控管10、激励腔11组成。
在一个实施中，所述反应腔1为矩形金属腔体，保证反应腔不泄露微波。
在一个实施中，所述反应腔1分为宽边12和窄边13，宽边12中间位置开有微波馈入口，反应腔宽边12尺寸为激励腔11的1/4宽边的n倍，n为整数，反应腔窄边13尺寸为激励腔11的1/4窄边的m倍，m为整数。
在一个实施中，所述反应管2在反应腔1内中间，反应管2为透波材料石英玻璃制作，保证微波和紫外线可以均匀透过对溶液进行辐射。
在一个实施中，所述反应管2作为溶液处理的反应容器，其直径不大于80mm。
在一个实施中，所述反应容器采用小单元设计，一个反应容器单元为一个反应单元，溶液处理根据处理量配备多个反应单元，构建大的溶液处理装置。
在一个实施中，所述紫外线灯管3布置在反应管2两边，紫外线灯管3采用无极紫外灯管。
在一个实施中，所述紫外线灯管3采用波长包括但不限于185nm、254nm或其他波长紫外线。
在一个实施中，所述固定床4在反应管2内，固定床4采用催化剂包括但不限于二氧化钛、该型活性炭、铁碳复合材料。
在一个实施中，所述密封圈6在压紧圈7的压迫下，嵌入微波抑制管5的锲形密封口内，将反应管2抱紧，起作用起到固定反应管和使反应管2与反应腔1腔体密封隔离。
在一个实施中，所述三通管9分别与反应管2两端相连，一个为出液三通管，一个为进液三通管。
在一个实施中，所述进液三通管分别连接进液口、反应管2以及进气口，根据需要进气口可作为加药口使用，当进气口时，一般用作曝气或者通入臭氧，作为加药口时，一般用作加入双氧水或其他药剂。
在一个实施中，所述磁控管11的频率为2450M或915M，激励腔11与磁控管10的频率相匹配并组成微波源，使微波运行稳定，延长磁控管10使用寿命。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过反应管2将溶液集中在微波可以完全穿透的位置，提升微波利用率进而减少微波的损耗节省能源；通过布置多个反应管2，可以实现溶液的大排量处理；通过在反应管2两边布置紫外线灯管3，可以使溶液被紫外线照射实现高级氧化反应；通过三通管9与反应管2相连接，使溶液可以随时被曝气或通入臭氧，可以实现臭氧等气态的高级氧化反应；通过三通管9与反应管连接的进液口，当被当做进液口加入双氧水或其他药剂时，可以实现液态的高级氧化反应；本发明提供一种微波高级氧化反应器，1解决了微波处理溶液效率低的问题；2解决了微波处理溶液量比较小的问题；3解决了微波不能很好的与其他高级氧化结合的问题。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域熟练技术人员应当理解，这些仅是举例说明，可以对本实施方式做出多种变更或修改，而不背离本发明的原理和实质，本发明的保护范围仅由所附权利要求书限定。
Claims (8)
1.一种微波高级氧化反应器，其特征在于，包括反应腔（1）、反应管（2）、紫外线灯管（3）、固定床（4）、微波抑制管（5）、密封圈（6）、压紧圈（7）、固定座（8）、三通管（9）、磁控管（10）、激励腔（11）组成，所述反应腔（1）内中间安装有反应管（2）；反应管（2）的两边各布置有紫外线灯管（3）；所述反应管（2）内安装固定床（4）；所述反应管（2）的两端对应反应腔1上焊接微波抑制管（5）；所述微波抑制管（5）设有锲形密封口，压紧圈（7）将密封圈（6）压在微波抑制管（5）的锲形密封口内；所述压紧圈（7）上安装三通管（9），与反应管（2）联通；所述紫外线灯管（3）安装在反应腔（1）内部的固定座（8）上；所述磁控管（10）和激励腔（11）组成微波源，通过位于反应腔宽边（12）的开孔，将微波馈入反应腔（1）。
2.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述反应腔（1）为矩形金属腔体，分为宽边（12）和窄边（13），微波馈入口开在宽边（12）中间位置。
3.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述反应管（2）为溶液处理的反应容器，反应容器为小单元设计，可以配备多个单元。
4.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述紫外灯管（3）采用无极紫外灯管。
5.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述固定床（4）在反应管（2）内，固定床（4）采用催化剂加速溶液反应。
6.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述密封圈（6）在压紧圈（7）的压迫下，嵌入微波抑制管（5）的锲形密封口内，将反应管（2）抱紧，起到固定反应管（2）的作用，同时使反应管（2）与反应腔（1）腔体密封隔离。
7.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述三通管（9）分别与反应管（2）两端相连，一个为出液三通管，一个为进液三通管；进液三通管分别连接进液口、进气口或加药口。
8.根据权利要求1所述的微波高级氧化反应器，其特征在于，所述磁控管（10）的频率为2450M或915M，激励腔（11）与控制管（10）的频率相匹配。
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Citations (6)
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2019
- 2019-07-08 CN CN201910609197.1A patent/CN110152563A/zh active Pending
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