CN111470688A - 一种溴酸盐的光催化分解装置及其光催化分解工艺 - Google Patents
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Abstract
一种溴酸盐的光催化分解装置及其光催化分解工艺，该装置包括反应容器、光催化分解单元、监控单元和控制中心，所述光催化分解单元和监控单元均与控制系统电连接，所述反应容器的左右两端均设置有光催化分解单元，所述反应容器的右下角设置有进水口，所述反应容器的左上角设置有出水口，所述监控单元设置在反应容器顶部的中间位置，监控单元实时监控光催化分解单元的光照射剂量。利用该装置，既可以不用降低臭氧的投加量，达到了臭氧消毒过程，又催化分解消除了所形成的消毒副产物溴酸盐的存在，且该装置的结构简单，操作方便，适用范围广。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水处理工艺的技术领域，尤其涉及一种包装水臭氧灭菌工艺下的2B类致癌物质溴酸盐的光催化分解控制装置。
背景技术
臭氧消毒是指以臭氧作为消毒剂的水处理技术。臭氧是一种强氧化剂，溶于水后，直接或利用反应中生成的大量羟基自由基及新生态氧间接氧化水中的无机物、有机物，并进入细菌的细胞内氧化胞内有机物，从而达到杀菌消毒、净化水质的目的。臭氧杀菌的彻底性是不容怀疑的，臭氧对细菌的灭活反应总是进行的很迅速，臭氧对几乎所有细菌、病毒、真菌及原虫、卵囊等，都具有明显的灭活效果，与加氯消毒相比，臭氧消毒剂作用快、消毒效果更佳，同时可以改善水的口感和观感，臭氧作为氯消毒的替代方法，在饮用水处理中被越来越多地使用。
但是臭氧氧化含有溴离子的原水时会产生溴酸根，溴酸根已被国际癌症研究机构定为2B级潜在致癌物，WHO建议饮用水的最大溴酸根含量为25μg/L，美国环保局(USEPA)饮水标准中规定溴酸根的最高允许浓度为10μg/L。包装水生产企业通常通过降低水中臭氧浓度的投加量来控制水中溴酸盐的生成量，但成品水低浓度臭氧同时带来水中致病菌灭杀不彻底、质保期等一系列品控问题。
臭氧氧化过程中溴酸盐的生成有臭氧氧化和臭氧/氢氧自由基氧化两种途径，控制溴酸盐可以从控制其形成和生成后去除两个方面进行。降低pH、添加氨气、氯-氨工艺和优化臭氧化条件是控制溴酸盐形成的方法，溴酸盐生成后则可以利用物理、化学和生物方法去除。
在过去几十年，TiO2光催化对难降解污染物具有强光降级能力，光催化越来越引起人们的注意。但是目前，在饮用水水处理过程中难以高效应用TiO2光催化，使用成本较高，催化效率较低。现有技术中公开了一种均相光催化去除水中溴酸盐的方法(申请号：201711047194.0)，具体包括，向待处理含溴酸盐的水中加入还原剂，搅拌，紫外光照射，产生还原性自由基，发生还原反应去除水中溴酸盐。该方法利用紫外光照射还原剂，产生还原性自由基，发生氧化还原反应，达到去除溴酸盐的目的，其还原剂为价格较低的常规还原剂，溴酸盐去除效率可达99％以上，且最终产物为溴离子，未引入其他有毒有害物质，操作简单，条件温和且易于控制，实现了经济高效、无二次污染、条件温和且水质适应能力强的去除水中溴酸盐的目的。
发明内容
基于此，本发明提供一种包装水臭氧灭菌工艺下的2B类致癌物质溴酸盐的光催化分解控制装置，利用该装置，既可以不用降低臭氧的投加量，达到了臭氧消毒过程，又催化分解消除了所形成的消毒副产物溴酸盐的存在，且该装置的结构简单，操作方便，适用范围广。
为实现上述目的，本发明是这样实现的：
一种溴酸盐的光催化分解装置，其特征在于其包括反应容器、光催化分解单元、监控单元和控制中心，所述光催化分解单元和监控单元均与控制系统电连接，所述反应容器的左右两端均设置有光催化分解单元，所述反应容器的右下角设置有进水口，所述反应容器的左上角设置有出水口，所述监控单元设置在反应容器顶部的中间位置，监控单元实时监控光催化分解单元的光照射剂量。
在所述反应容器的左右两端均设置有光催化分解单元，可同时对反应容器内的饮用水进行紫外光催化分解溴酸盐，且可以利用监控单元对反应容器内的光照射剂量进行实时监测，照射剂量对溴酸盐分解率起关键作用，光催化分解单元的发光性能会随使用时间衰减而导致剂量变化，其中，所述监控单元属于现有技术，在此不做详细说明。将反应容器的出水口和进水口分别设置在左上角和右下角，可延长饮用水在反应容器内的停留时间，确保光解催化的效果。
进一步，所述光催化分解单元包括紫外灯，所述紫外灯的波长范围为200-300nm。实验及应用表明，在200-300nm内特定波普段内对紫外光溴酸盐的分解效率最高，所述紫外光的照射剂量可根据水质不同调整。
进一步，所述反应容器呈卧式圆柱形的容器。所述反应容器为卧式放置，可延长进水口至出水口的距离，利于增加光催化分解溴酸盐的反应时间。
进一步，该装置还包括底座，所述反应容器和光催化分解单元均设置在底座上。
利用该装置的包装饮用水的光催化分解的工艺流程为：
S1、已处理的深度净化水进入臭氧投加系统；
S2、臭氧发生装置提供臭氧，投加到臭氧投加系统，对深度净化水进行臭氧灭菌；
S3、经臭氧灭菌后的深度净化水进入卫生水箱中存储，
S4、卫生水箱中的水经提升泵抽入反应容器中，紫外光催化分解溴酸盐；
S5、监控单元对光照射剂量进行实时监测，进而判断溴酸盐的分解情况，在将溴酸盐分解成溴化物后进入存储箱暂存，采用臭氧残留检测仪检测残留的臭氧量，并对合格的无菌水灌装。
利用紫外光波分解溴酸盐这一有效方法进行工艺重组，采用匹配的紫外光照射剂量及波谱段，对臭氧氧化后的含溴酸盐的已灭菌后的水进行特殊波段及合理剂量的紫外光靶向催化降解，从而将水中的溴酸盐分子裂解还原为无毒的溴化物，如此，既达到了臭氧消毒过程，又催化分解消除了所形成的消毒副产物溴酸盐的存在。此工艺解决了包装水臭氧化副产物的工艺痛点，使用范围广泛，经济效益显著。
本申请的优势在于，利用该装置，既可以不用降低臭氧的投加量，达到了臭氧消毒过程，又催化分解消除了所形成的消毒副产物溴酸盐的存在，且该装置的结构简单，操作方便，适用范围广。
附图说明
图1是一种溴酸盐的光催化分解装置的结构示意图。
图2是利用该装置的包装饮用水的光催化分解的工艺流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
参照图1-2。
一种溴酸盐的光催化分解装置，其特征在于其包括反应容器1、光催化分解单元2、监控单元3和控制中心(图未示)，光催化分解单元2和监控单元3均与控制系统电连接，反应容器1的左右两端均设置有光催化分解单元2，反应容器1的右下角设置有进水口11，反应容器1的左上角设置有出水口12，监控单元3设置在反应容器1顶部的中间位置，监控单元3实时监控光催化分解单元2的光照射剂量。
在反应容器1的左右两端均设置有光催化分解单元2，可同时对反应容器1内的饮用水进行紫外光催化分解溴酸盐，且可以利用监控单元3对反应容器1内的光照射剂量进行实时监测，照射剂量对溴酸盐分解率起关键作用，光催化分解单元的发光性能会随使用时间衰减而导致剂量变化，其中，监控单元属于现有技术，在此不做详细说明。将反应容器1的出水口12和进水口11分别设置在左上角和右下角，可延长饮用水在反应容器1内的停留时间，确保光解催化的效果。
在本实施例中，光催化分解单元2包括紫外灯，紫外灯的波长范围为200-300nm。实验及应用表明，在200-300nm内特定波普段内对紫外光溴酸盐的分解效率最高，紫外光的照射剂量可根据水质不同调整。
在本实施例中，反应容器1呈卧式圆柱形的容器。反应容器为卧式放置，可延长进水口至出水口的距离，利于增加光催化分解溴酸盐的反应时间。
在本实施例中，该装置还包括底座4，反应容器1和光催化分解单元2均设置在底座4上。
利用该装置的包装饮用水的光催化分解的工艺流程为：
S1、已处理的深度净化水进入臭氧投加系统；
S2、臭氧发生装置提供臭氧，投加到臭氧投加系统，对深度净化水进行臭氧灭菌；
S3、经臭氧灭菌后的深度净化水进入卫生水箱中存储，
S4、卫生水箱中的水经提升泵抽入反应容器中，紫外光催化分解溴酸盐；
S5、监控单元对光照射剂量进行实时监测，进而判断溴酸盐的分解情况，在将溴酸盐分解成溴化物后进入存储箱暂存，采用臭氧残留检测仪检测残留的臭氧量，并对合格的无菌水灌装。
利用紫外光波分解溴酸盐这一有效方法进行工艺重组，采用匹配的紫外光照射剂量及波谱段，对臭氧氧化后的含溴酸盐的已灭菌后的水进行特殊波段及合理剂量的紫外光靶向催化降解，从而将水中的溴酸盐分子裂解还原为无毒的溴化物，如此，既达到了臭氧消毒过程，又催化分解消除了所形成的消毒副产物溴酸盐的存在。此工艺解决了包装水臭氧化副产物的工艺痛点，使用范围广泛，经济效益显著。
本申请的优势在于，利用该装置，既可以不用降低臭氧的投加量，达到了臭氧消毒过程，又催化分解消除了所形成的消毒副产物溴酸盐的存在，且该装置的结构简单，操作方便，适用范围广。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种溴酸盐的光催化分解装置，其特征在于其包括反应容器、光催化分解单元、监控单元和控制中心，所述光催化分解单元和监控单元均与控制系统电连接，所述反应容器的左右两端均设置有光催化分解单元，所述反应容器的右下角设置有进水口，所述反应容器的左上角设置有出水口，所述监控单元设置在反应容器顶部的中间位置，监控单元实时监控光催化分解单元的光照射剂量。
2.如权利要求1所述的一种溴酸盐的光催化分解装置，其特征在于所述光催化分解单元包括紫外灯，所述紫外灯的波长范围为200-300nm。
3.如权利要求1所述的一种溴酸盐的光催化分解装置，其特征在于所述反应容器呈卧式圆柱形的容器。
4.如权利要求1所述的一种溴酸盐的光催化分解装置，其特征在于该装置还包括底座，所述反应容器和光催化分解单元均设置在底座上。
5.如权利要求1-4任一项所述的一种溴酸盐的光催化分解装置的光催化分解工艺，其特征在于其包括以下步骤：
S1、已处理的深度净化水进入臭氧投加系统；
S2、臭氧发生装置提供臭氧，投加到臭氧投加系统，对深度净化水进行臭氧灭菌；
S3、经臭氧灭菌后的深度净化水进入卫生水箱中存储，
S4、卫生水箱中的水经提升泵抽入反应容器中，紫外光催化分解溴酸盐；
S5、监控单元对光照射剂量进行实时监测，进而判断溴酸盐的分解情况，在将溴酸盐分解成溴化物后进入存储箱暂存，采用臭氧残留检测仪检测残留的臭氧量，并对合格的无菌水灌装。
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