CN112723464A - 在线紫外光活化反应测量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了在线紫外光活化反应测量装置，包括紫外活化反应器，石英紫外反应双管的进口与第一接头连接后再通过管道依次与进样泵和储液罐连接，石英紫外反应双管的出口与第二接头连接后再通过管道与三通阀门连接，三通阀门的一个出液端通过管道与储液罐连接，另一出液端通过管道依次与紫外分光光度计中的抽吸进样泵和比色皿连接后，再与废液罐连接。本发明结构简单，直管型紫外灯管对石英紫外反应双管内的反应液进行照射，提升光活化效率，并用紫外分光光度计在线检测，即时进行扫描测试。本发明的方法便捷，测量高铁酸盐水解物质形态转化，并能使Fe(OH)2 +的羟基络合物转化速率提升，使FeOH2+的单核低聚物转化速率提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种在线紫外光活化反应测量装置，属于水处理技术领域。
背景技术
高铁酸盐作为一种集氧化、絮凝、消毒等功能于一体的新型绿色水处理药剂，在给水以及污水领域具有重要的理论研究和实际应用价值。高铁酸盐自分解时由Fe(VI)经过Fe(V)和Fe(IV)等中间氧化态逐步分解为三价铁，并形成氢氧化铁。当溶液中以多核羟基络合物为主要形态时，具备使胶体脱稳并被吸附沉降的作用，表现出更强的絮凝能力。因此通过适当手段调控高铁酸盐分解过程，实现不同聚合态物质间的转化，增强其絮凝性能，可达到对污染物强化去除。
紫外光活化高铁酸盐能加速Fe2(OH)2 4+和Fe3(OH)4 5+的多核羟基络合物的生成速率，并使FeOH2+的单核低聚物反应速率得以提升，强化聚合形态物质转化。而合适的紫外活化反应器是在线紫外光活化反应测量的必要设备。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种紫外活化反应器。
本发明的第二个目的是提供一种在线紫外光活化反应测量装置。
本发明的第三个目的是提供一种用在线紫外光活化反应测量装置测量高铁酸盐水解物质形态转化的方法。
本发明的技术方案概述如下：
紫外活化反应器，包括圆柱形筒体3，在圆柱形筒体的顶部设置有遮光板10，石英套管14的上端贯穿遮光板设置，石英套管的内部设置有直管型紫外灯管9，在圆柱形筒体的底部设置有密封底板12，在圆柱形筒体的侧壁的上部通过管道依次与循环水冷却器16和圆柱形筒体的侧壁的下部连接，上下并列设置的石英紫外反应双管11螺旋设置在石英套管外表面的外方，石英紫外反应双管的进口17贯穿圆柱形筒体3的上部设置；石英紫外反应双管的出口18贯穿圆柱形筒体的下部设置。
优选的，石英套管的外表面与石英紫外反应双管外表面的最近距离L为5-15mm。
石英套管的外径优选为23mm。
在线紫外光活化反应测量装置，包括上述紫外活化反应器1，石英紫外反应双管的进口17与第一接头25连接后再通过管道依次与进样泵19和储液罐20连接，石英紫外反应双管的出口18与第二接头26连接后再通过管道与三通阀门21连接，三通阀门的一个出液端通过管道与储液罐20连接，另一出液端通过管道依次与紫外分光光度计5中的抽吸进样泵6和比色皿7连接后，再与废液罐8连接。
用在线紫外光活化反应测量装置测量高铁酸盐水解物质形态转化的方法，包括如下步骤：
1)将储液罐20内的浓度为20mg/L-150mg/L的高铁酸钾水溶液，通过管道，在进样泵19的驱动作用下，通过第一接头25、石英紫外反应双管的进口17注入石英紫外反应双管11，启动循环水冷却器16，使石英紫外反应双管内的温度恒定在28℃；
2)打开直管型紫外灯管9的电源，对高铁酸钾水溶液进行辐照，辐照强度为1-10μE·S-1·L-1，每间隔2min，用抽吸进样泵6将从石英紫外反应双管的出口18流经第二接头、三通阀门的溶液2mL注入比色皿7，测定紫外吸收光谱，记录，直至溶液反应完成停止。
本发明的优点：
本发明的结构简单，将直管型紫外灯管设置于石英套管内并对石英紫外反应双管内的反应液进行照射，充分提升光活化效率，并利用紫外分光光度计中的抽吸进样泵6定期吸取反应后的溶液至比色皿7中进行在线检测，即时进行紫外吸收光谱扫描测试。
本发明的方法便捷，测量高铁酸盐水解物质形态转化，并能使Fe(OH)2 +的羟基络合物转化速率提升1.5-23倍，使FeOH2+的单核低聚物转化速率提升1-8倍。
附图说明
图1为本发明的紫外活化反应器示意图。
图2为本发明的一种在线紫外光活化反应测量装置示意图。
图3位本发明的石英套管与石英紫外反应双管相对设置示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
紫外活化反应器，见图1，包括圆柱形筒体3，在圆柱形筒体的顶部设置有遮光板10，石英套管14的上端贯穿遮光板设置，石英套管的内部设置有直管型紫外灯管9，在圆柱形筒体的底部设置有密封底板12，在圆柱形筒体的侧壁的上部通过管道依次与循环水冷却器16和圆柱形筒体的侧壁的下部连接，上下并列设置的石英紫外反应双管11螺旋设置在石英套管外表面的外方，石英紫外反应双管的进口17贯穿圆柱形筒体3的上部设置；石英紫外反应双管的出口18贯穿圆柱形筒体的下部设置。
优选的，石英套管的外表面与石英紫外反应双管外表面的最近距离L为15mm(也可以是5-15mm之间的任意数，如5、6、7、8、9、10、11、12、13、14或14.5mm)(见图3)。
石英套管的外径优选为23mm。石英套管为市售。
在线紫外光活化反应测量装置，见图2，包括上述紫外活化反应器1，石英紫外反应双管的进口17与第一接头25连接后再通过管道依次与进样泵19和储液罐20连接，石英紫外反应双管的出口18与第二接头26连接后再通过管道与三通阀门21连接，三通阀门的一个出液端通过管道与储液罐20连接，另一出液端通过管道依次与紫外分光光度计5中的抽吸进样泵6和比色皿7连接后，再与废液罐8连接。
用在线紫外光活化反应测量装置测量高铁酸盐水解物质形态转化的方法，包括如下步骤：
1)将储液罐20内的浓度为20mg/L-150mg/L的高铁酸钾水溶液，通过管道，在进样泵19的驱动作用下，通过第一接头25、石英紫外反应双管的进口17注入石英紫外反应双管11，启动循环水冷却器16，使石英紫外反应双管内的温度恒定在28℃；
2)打开直管型紫外灯管9的电源，对高铁酸钾水溶液进行辐照，辐照强度为1-10μE·S-1·L-1，每间隔2min，用抽吸进样泵6将从石英紫外反应双管的出口18流经第二接头、三通阀门的溶液2mL注入比色皿7，测定紫外吸收光谱，记录，直至溶液反应完成停止。
实施例1-6(依次用R1’-R6’表示)，
用在线紫外光活化反应测量装置测量高铁酸盐水解物质形态转化的方法(石英套管的外表面与石英紫外反应双管外表面的最近距离L为15mm，石英套管的外径为23mm)，包括如下步骤：
1)将储液罐20内的浓度为20mg/L的高铁酸钾水溶液，通过管道，在进样泵19的驱动作用下，通过第一接头25、石英紫外反应双管的进口17注入石英紫外反应双管11，启动循环水冷却器16，使石英紫外反应双管内的温度恒定在28℃；
2)打开直管型紫外灯管9的电源，对高铁酸钾水溶液进行辐照，辐照强度为1.87μE·S-1·L-1，每间隔2min，用抽吸进样泵6将从石英紫外反应双管的出口18流经第二接头、三通阀门的溶液2mL注入比色皿7，测定紫外吸收光谱，记录，直至溶液反应完成停止(约30min)。
用上述相同的方法对40mg/L、60mg/L、100mg/L、120mg/L、150mg/L的高铁酸钾水溶液进行测定。
6个对照例(依次用R1-R6表示)，是在上述6个实施例中不用直管型紫外灯管9对高铁酸钾水溶液进行辐照外，其它与对应的实施例相同)
紫外吸收光谱由波长190nm扫描至700nm，其中波长205nm处吸收峰代表FeOH2+，波长300nm处吸收峰代表Fe(OH)2 +，波长335nm处吸收峰代表Fe2(OH)2 4+，波长350nm处吸收峰代表Fe3(OH)4 5+，各个吸收峰所对应的吸光度表示各物质的浓度，通过30min内各物质的变化速率体现物质的转化程度。
经研究发现，在各高铁酸钾浓度溶液下，紫外光活化后的铁聚合物的变化速率均高于未经紫外光活化的变化速率，当高铁酸钾浓度为60mg/L时，未经紫外光活化的反应器中FeOH2+、Fe(OH)2 +、Fe2(OH)2 4+、Fe3(OH)4 5+的转化速率分别为0.002/min、0.0003/min、0.0004/min和0.00035/min；而在经过紫外光活化后的反应器中，FeOH2+、Fe(OH)2 +、Fe2(OH)2 4+、Fe3(OH)4 5+的转化速率分别为0.015/min、0.0025/min、0.003/min和0.0035/min。
其中FeOH2+吸光度随时间变化逐渐降低，Fe(OH)2 +、Fe2(OH)2 4+、Fe3(OH)4 5+的吸光度随时间变化逐渐升高，表明铁离子水解后由FeOH2+转化为Fe(OH)2 +、Fe2(OH)2 4+等多核羟基形态。通过对比未活化反应器与活化反应器中个形态物质的转化速率得出经过紫外光活化后的各形态物质转化速率明显提升，体现出紫外光可强化低聚态物质向多核羟基络合物的转化。
各实施例采用的直管型紫外灯管9发光弧长为300mm，发光主波长为254nm。
各实施例中圆柱形筒体3中的循环水为去离子水，以此控制水温保持反应过程的稳定。
用1-10μE·S-1·L-1中任意值替代实施例1中的1.87μE·S-1·L-1，其他同实施例1，可以完成新的实施例。
实验证明，石英套管14的外表面与螺旋形石英紫外反应管11外表面的最近距离L为5-15mm中任一种，都可以完成本发明。
表1在L为15mm时紫外光活化与未活化下各形态物质的转化速率对比
以上所述的实施例只是本发明的一种优选方案，并非用以限制本发明，凡采取等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。
Claims (5)
1.紫外活化反应器，包括圆柱形筒体(3)，其特征是在圆柱形筒体的顶部设置有遮光板(10)，石英套管(14)的上端贯穿所述遮光板(10)设置，石英套管(14)的内部设置有直管型紫外灯管(9)，在圆柱形筒体的底部设置有密封底板(12)，在圆柱形筒体的侧壁的上部通过管道依次与循环水冷却器(16)和圆柱形筒体的侧壁的下部连接，上下并列设置的石英紫外反应双管(11)螺旋设置在石英套管(14)外表面的外方，石英紫外反应双管(11)的进口(17)贯穿圆柱形筒体(3)的上部设置；石英紫外反应双管(11)的出口(18)贯穿圆柱形筒体(3)的下部设置。
2.根据权利要求1所述的紫外活化反应器，其特征是所述石英套管(14)的外表面与石英紫外反应双管外表面的最近距离L为5-15mm。
3.根据权利要求1或2所述的紫外活化反应器，其特征是所述石英套管(14)的外径为23mm。
4.在线紫外光活化反应测量装置，其特征是包括权利要求1-3之一所述紫外活化反应器(1)，所述石英紫外反应双管的进口(17)与第一接头(25)连接后再通过管道依次与进样泵(19)和储液罐(20)连接，所述石英紫外反应双管的出口(18)与第二接头(26)连接后再通过管道与三通阀门(21)连接，三通阀门的一个出液端通过管道与储液罐(20)连接，另一出液端通过管道依次与紫外分光光度计(5)中的抽吸进样泵(6)和比色皿(7)连接后，再与废液罐(8)连接。
5.用权利要求4的在线紫外光活化反应测量装置测量高铁酸盐水解物质形态转化的方法，其特征是包括如下步骤：
1)将储液罐(20)内的浓度为20mg/L-150mg/L的高铁酸钾水溶液，通过管道，在进样泵(19)的驱动作用下，通过第一接头(25)、石英紫外反应双管的进口(17)注入石英紫外反应双管(11)，启动循环水冷却器(16)，使石英紫外反应双管内的温度恒定在28℃；
2)打开直管型紫外灯管(9)的电源，对石英紫外反应双管的高铁酸钾水溶液进行辐照，辐照强度为1-10μE·S-1·L-1，每间隔2min，用抽吸进样泵(6)将从石英紫外反应双管的出口(18)流经第二接头、三通阀门的溶液2mL注入比色皿(7)，测定紫外吸收光谱，记录，直至溶液反应完成停止。
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| KR20110090747A (ko) * | 2010-02-02 | 2011-08-10 | 주식회사 크리스탈이엔지 | 생활용수와 염수의 재활용 장치 및 방법 |
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2020
- 2020-12-08 CN CN202011441224.8A patent/CN112723464A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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