CN113443684A - 一种可调的全波段紫外光发生系统 - Google Patents
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Abstract
一种可调的全波段紫外光发生系统，本发明属于环境保护技术领域，本发明提供的技术方案如下：发生系统包括有玻璃外管、设于所述的玻璃外管内的紫外光发生管以及设于玻璃外管两端的堵头,所述的堵头和紫外光发生管之间设有用于防止发光内管随意活动的弹性固定件；所述的紫外光发生管两侧设有电极，所述的电极通过电源线连接至外部电源；所述的紫外光发生管内填充有稀有气体、汞蒸气和一种以上的金属卤化物。本发明的有益效果在于：通过调整金属卤化物的含量及比例与通入的稀有气体，得到特定紫外波长为主要辐射能量的全波段紫外辐射，提升紫外催化氧化的紫外利用率，并加快反应速率、减少药剂使用、提高污染物去除率。
Description
技术领域
本发明属于环境保护技术领域，涉及水处理，特别涉及一种全波段紫外发生系统。
背景技术
近年来，紫外光催化氧化水处理技术凭着高效、绿色、快速等优点已经被大量应用于制药、石化、印染、化工、膜工艺行业的废水处理中。但随着工业的发展，各行业的废水成分越来越复杂、浓度越来越高，利用传统的254nm或185nm单波长紫外发生器对废水进行催化氧化处理想要达到预期效果变得越来越困难。原因在于（1）低波段的紫外光穿透能力弱，而成分复杂的难降解废水往往具有较高的色度，使低波段紫外线无法穿过，最终导致紫外催化活化作用大打折扣；（2）部分催化剂对于280-320nm的紫外光具有更高的吸收能力，在芬顿体系中，280-320nm的紫外光线能更有效的催化，而对254nm与185nm的紫外光利用率低，造成紫外光利用率低；（3）单一波长的紫外光辐射所具有的能量单一，不容易引起有机物自身发生光化学反应。
因此多波段紫外发生器也逐步被引入光催化氧化水处理领域，但现有的多波长紫外发生器虽然能发出波长为200-450nm的紫外线，在辐射范围内依然会存在特定的狭窄波长范围紫外辐射能量高，其余波长的紫外辐射能量低的现象，且无法调节优势波长。但在实际应用中，不同的工艺往往需要的不同的特定波段。如紫外催化芬顿过程中，UVC波段可以加快过氧化氢分解并提高OH•产量；UVB波段可以促进Fe（III）还原而减少催化剂的用量；波长在400nm以下的紫外光辐射具有的能量（3~6eV）正是被许多物质（化学键能在3~6eV范围内）吸收后成为激发态，能促进污染物分解，而难降解工业废水污染物浓度高但主要污染物往往单一，这就意味着特定波段对于一种工业废水降解有最大促进作用。
若能实现对不同工业、不同废水针对性改变全波段紫外发生器的高强度线谱，不仅能提高污染物去除率、提高能源利用率，而且能降低药剂投加量、降低运行成本增加系统稳定性。因此，开发一种能有针对性改变高强度线谱的全波段紫外发生器具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种可针对性改变高强度线谱的全波段紫外发生系统。它克服了传统紫外发生器的能源利用率低、反应速率慢等问题，同时提升了紫外催化氧化工艺污染物去除率、降低了紫外催化氧化的运行成本，为紫外催化氧化提供了一种经济高效的紫外发生器作为反应光源。
一种可调的全波段紫外光发生系统，所述的发生系统包括有玻璃外管、设于所述的玻璃外管内的紫外光发生管以及设于玻璃外管两端的堵头，所述的堵头和紫外光发生管之间设有用于防止发光内管随意活动的弹性固定件；所述的紫外光发生管两侧设有电极，所述的电极通过电源线连接至外部电源；所述的紫外光发生管内填充有稀有气体、汞蒸气和一种以上的金属卤化物。
进一步的，所述的稀有气体为He、Ne、Ar、Kr和或Xe。
进一步的，所述的金属卤化物为AlX、FeX、LiX、NaX、GaX、KX、InX、MgX、CuX、CoX、MnX、NiX，X代表卤素原子。
进一步的，所述的金属卤化物填充量为30—220ppm。
进一步的，所述的弹性固定件为弹簧；
使用时，首先电源线接通外接电源，紫外光发生管预先被填进稀有气体与汞蒸气，在电极附近组成发电区，开始时紫外发生系统内部电压低，放电电流大，并产生热量，并因随着热量的增加，发生器内部温度逐渐增加，汞蒸气压上升，电弧开始收缩并产生热电离和热激发，因激发态汞原子辐射衰减和电子与汞离子空间复合而发光；由于基态浓度大幅度上升，放电时波长185，254 nm的共振辐射被吸收，激发辐射主要发生在高能级之间；随着灯内汞蒸气压强进一步提高，由于各能级之间电子跃迁几率的不同，可以产生波长185—400nm间的紫外光；紫外光发生管被预先放入一种或多种金属卤化物30—220ppm，此时卤素金属掺杂物被激发，形成“稀有气体—金属”和“金属—金属”两种准分子并快速分解，以辐射近紫外和可见光方式释放激发能，而可以改变紫外辐射的光谱，得到特定紫外波长为主要辐射能量的全波段紫外辐射。主要反应过程简述如下：
本发明的有益效果在于：通过调整金属卤化物的含量及比例与通入的稀有气体，可以根据所用工艺或所处理废水的特殊性，得到特定紫外波长为主要辐射能量的全波段紫外辐射，提升紫外催化氧化的紫外利用率，并加快反应速率、减少药剂使用、提高污染物去除率，因此，本发明为紫外催化氧化工艺提供了一种可针对性改变高强度线谱的全波段紫外发生器作为反应光源。
附图说明
图1为本发明一种全波段紫外发生器示意图；
图2为填充氩气和碘化镓时紫外发生器的光谱能量分布图。
具体实施方式
请参照图1，一种可调的全波段紫外光发生系统，所述的发生系统包括有玻璃外管7、设于所述的玻璃外管7内的紫外光发生管6以及设于玻璃外管7两端的堵头4；所述的紫外光发生管6两侧设有电极3，所述的电极3通过电源线1连接至外部电源；所述的紫外光发生管6内填充有稀有气体30-150pa（He、Ne、Ar、Kr、Xe）、汞蒸气30-150pa和一种以上的金属卤化物30—220ppm；所述的堵头4内壁和紫外光发生管6之间设有用于防止发光内管随意活动的弹性固定件2，作为优选的，如图1所示，所述的弹性固定件2为弹簧。
首先电源线1接通外接电源，紫外光发生管6预先被填进稀有气体（He、Ne、Ar、Kr、Xe）与汞蒸气，接通电源后电极3附近组成发电区，稀有气体与汞蒸气被电离。根据处理工艺所需确定所需的主要波长范围，提前往紫外光发生管6内填充30—220ppm一种或多种金属卤化物，从而改变紫外辐射的光谱，得到所需紫外波长为主要辐射能量的全波段紫外辐射。并通过紫外发生器弹性固定于特定的紫外反应器，即可进行紫外催化氧化反应。
具体实施效果
具体实施效果如图2所示，填充氩气与50ppm碘化镓，成功获得250nm—320nm为主要辐射范围的全波段紫外辐射。并利用此紫外发生器在特定的紫外催化氧化反应器里处理某生活垃圾填埋场垃圾渗滤液生化出水纳滤膜浓缩液。该水初始CODCr浓度为4100mg/L，B/C为0.031%，实验结果显示：经过全波段紫外催化氧化处理后CODCr去除率达70±5.1%，B/C提升至20±3%。
Claims (4)
1.一种可调的全波段紫外光发生系统，其特征在于，所述的发生系统包括有玻璃外管、设于所述的玻璃外管内的紫外光发生管以及设于玻璃外管两端的堵头,所述的堵头和紫外光发生管之间设有用于防止发光内管随意活动的弹性固定件；所述的紫外光发生管两侧设有电极，所述的电极通过电源线连接至外部电源；所述的紫外光发生管内填充有稀有气体、汞蒸气和一种以上的金属卤化物，所述的金属卤化物填充量为30—220ppm。
2.如权利要求1所述的可调的全波段紫外光发生系统，其特征在于，所述的稀有气体为He、Ne、Ar、Kr和/或Xe。
3.如权利要求1所述的可调的全波段紫外光发生系统，其特征在于，所述的金属卤化物为AlX、FeX、LiX、NaX、GaX、KX、InX、MgX、CuX、CoX、MnX、NiX，X代表卤素原子。
4.如权利要求1所述的可调的全波段紫外光发生系统，其特征在于，所述的弹性固定件为弹簧。
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210928 |
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