CN1224453C - 一种模块化纳米超双亲光催化成套设备 - Google Patents

Abstract

一种模块化纳米超双亲光催化成套设备。该成套设备主要包括：光催化预混模块、光催化搅拌模块、光催化超声搅拌模块、光催化磁处理模块、电控箱。该成套设备可使用含有纳米二氧化钛的纳米光催化剂和改性用水对重油(或柴油或汽油)进行改性加工，突出发挥纳米二氧化钛的超双亲性(超亲水及超亲油性)和光催化活性，使水分子氧键与重油(或柴油或汽油)分子碳氢键围绕纳米二氧化钛大比表面空间悬键形成牢固的分子共价键，生产出一种超乳化技术的纳米重油(或纳米柴油或纳米汽油)。上述各种纳米燃油具有超稳定性，超细雾化、燃烧充分节省燃料，并发生硫、氮氧化物、一氧化碳的纳米光催化无害化反应。该设备还可用于工业污水和生活污水的无害化处理。

Description

一种模块化纳米超双亲光催化成套设备

                          技术领域

本发明属于能源及环保领域，特别是一种模块化纳米超双亲光催化成套设备。该成套设备是一种模块化、自由组合、多用途，为纳米二氧化钛发挥超双亲催化和光催化作用提供催化反应条件，可用于生产纳米重油、或纳米柴油、或纳米汽油。还可用于对工业污水和生活污水进行无害化预处理的通用设备。

在应用本设备进行燃油改性处理时，可使用含有纳米二氧化钛的纳米光催化剂和改性用水对重油(或柴油、或汽油)进行加工，在实施通常概念的重油(或柴油、或汽油)乳化工艺过程中，突出发挥纳米二氧化钛的超双亲活性(同时具有超亲水及超亲油性)和光催化活性，生产出一种超乳化技术的纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)。

在另一场合，本设备还可以用于工业污水和生活污水的无害化预处理。

前述的，由模块化纳米超双亲光催化成套设备生产的纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)的突出特征是：

1、实际燃烧热值与重油(或柴油、或汽油)基本相当。

2、提高雾化效果、燃烧充分、节约能源。

3、成品理化形态的超稳定性。表现为：在常温条件下存放三年以上、或在摄氏80度条件下存放一年以上不会发生破乳(油水分离)。

4、使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)中的硫转化成固体的硫化物，在燃烧过程中不产生二氧化硫气体，在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体--二氧化碳和氮气，从而杜绝有害气体的产生，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)燃烧后的有害排放物降至最低。

                            背景技术

本发明是在本发明人已获得的《制备高氧重油的重油分子结氧机》专利(专利号：ZL 00 2 08052.4)基础上，在变更所使用的催化剂种类、改变催化机理的前提下，根据催化条件要求，对设备结构、催化环境和模块配置进行重新设计的结果，以期达到技术创新、效果提高和应用范围扩大的目的。

                        发明内容

本发明的首要目的是在现有的重油分子结氧机基础上，在改变使用的催化剂种类、改变催化机理的前提下，重新设计一种生产纳米重油、或纳米柴油、或纳米汽油的新装置，这个新装置能为所使用的纳米光催化剂中的纳米二氧化钛发挥光催化作用提供进行光催化反应的设备条件(暨为本发明的其他目的的实现提供光催化反应的设备条件)。同时，为适应不同用途的需要，本发明将主要部件按催化功能的界限，分别组合成单体模块化部件，便于根据生产目的的需要，将各模块自由组合，形成不同规格、不同模块组合的生产设备。为区别于原装置，本发明的新装置改称为模块化纳米超双亲光催化成套设备。

本发明的另一目的在于通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，发挥纳米光催化剂中纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性的催化作用，使水分子氧键与重油(或柴油、或汽油)分子碳氢键围绕纳米二氧化钛大比表面空间悬键形成牢固的分子共价键，并改善水分子团和(重油中的)胶质沥青质分子团大小的均匀度，以及分布的均匀度，防止沉降和破乳，使模块化纳米超双亲光催化成套设备生产出的纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)，在物理形态上具有超强的稳定性。附带强调：其超强稳定性的内因，为提高燃烧效果提供了物理基础。

本发明的第三目的在于通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，发挥纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性的催化作用，将大分子团水滴裂解为单个水分子、并在常温条件下裂解(重油中的)大分子长烃链结构的胶质沥青质团状混合体为短链小分子，促进水分子和重油(或柴油、或汽油)分子以及(重油中的)胶质沥青质短链小分子紧密亲和，亲和后的混合分子团仍然呈现纳米级小分子团结构，彻底消灭非亲和悬浮(乳化)态水滴，在纳米级小分子团结构基础上，达到高度均质化目标，从而改善重油(或柴油、或汽油)的流动性和雾化效果，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)的雾化颗粒直径降低到1-2υ以下，扩大纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)颗粒与空气接触的有效比表面积，使得纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)的燃烧更加充分，火焰强度提高，提高纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)热值的有效转换效率，防止和消除结焦或积碳，降低燃烧所需的过剩空气系数，降低尾气温度，减少热能流失，从而降低燃料的实际消耗和成本。

本发明的第四目的在于通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，发挥纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性的催化作用，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)中的硫转化成固体的硫化物，便于无害化去除性收集，在燃烧过程中不产生二氧化硫气体，同时，纳米二氧化钛比表面大、空间悬键多、吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体--二氧化碳和氮气，从而杜绝有害气体的产生，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)燃烧后的有害排放物降至最低。

本发明的第五目的在于通过模块化纳米超双亲光催化成套设备具有的磁处理、超声、射流、搅拌等物理手段和光催化环境，发挥纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性的催化作用，用于工业污水和生活污水的处理，降解污水中的各种有机污染物和毒素、消除富营养化污染源、消除污水异味、杀灭细菌、吸附和絮凝重金属，有利于实现重金属的回收利用。

为达到本发明的目的，对现有的重油分子结氧机进行改造采取的主要技术措施是：

1.在保留重油分子结氧机基本结构的基础上，导管、壳体、缸体和上盖以及光催化湍流磁处理器壳体改用透光材料制作，透光度为100％，选用材料可以是透光塑料、有机玻璃或石英玻璃。在纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)的加工过程中，使得导管内或壳体内的纳米二氧化钛能够接受光照，发挥光催化作用。

2.在上述透光导管或透光壳体之外加设人工补光光源，外置人工补光光源采用高亮度节能灯具，即碘钨灯、日光灯或紫外光灯，或者为适应光催化反应的光谱波长要求，采用多种灯具混合使用。

3.在设备的整体布局上，将透光的导管和壳体暴露在自然光源条件下，只对电器电机外加保护机壳。整体设备置于露天安装使用，利用自然光源完成光催化反应，减少人工补光光源的使用时间，以降低设备运转能耗。

4.在设备的结构上将原有的一体化整机结构分解成5个标准化模块，可根据处理对象的不同，或处理效果的要求自由组合进行生产，以达到最佳处理效果。

本发明的任务是这样完成的：

制造一种模块化纳米超双亲光催化成套设备。模块化纳米超双亲光催化成套设备主要由以下部分组成：光催化预混模块、光催化搅拌模块、光催化超声搅拌模块、光催化磁处理模块、电控箱。

其中光催化预混模块由光催化预混机主体、电动机、流体物料输入输出管口、人工补光灯头等组成；

其中光催化搅拌模块由光催化搅拌机主体、电动机、流体物料输入输出管口、人工补光灯头等组成；

其中光催化超声搅拌模块由光催化超声搅拌机主体、高压射流喷头、流体超声波发生器、电动机、流体物料输入输出管口、人工补光灯头等组成；

其中光催化磁处理模块由光催化湍流磁处理器、高压油泵、流体物料输入输出管口、人工补光灯头等组成；

当模块化纳米超双亲光催化成套设备用于改性加工油品时，如果该成套设备是由一个光催化预混模块加一个光催化搅拌模块加一个光催化超声搅拌模块加一个光催化磁处理模块加一个电控箱组成一个完整的生产设备的话，该成套设备的主要生产过程(按整机连续生产叙述)是：定量的纳米光催化剂和定量的改性用水通过导管进入光催化预混机混合后，形成纳米光催化剂溶液，纳米二氧化钛在光照条件下对改性用水进行超双亲催化反应和光催化反应；纳米光催化剂溶液再通过导管进入光催化搅拌机与重油(或柴油、或汽油)一同搅拌混合，初步形成“在催化混合油”，纳米二氧化钛在光照条件下对“在催化混合油”进行超双亲催化反应和光催化反应；“在催化混合油”再通过光催化湍流磁处理器，使改性用水的大分子团裂解成单个水分子，并使(重油中的)大分子长烃链结构的胶质沥青质团状混合体裂解为短链小分子；再经高压油泵和高压射流喷头进入光催化超声搅拌机；另有部分(或全部)“在催化混合油”通过流体超声波发生器产生超声波后喷射进入光催化超声搅拌机；光催化超声搅拌机中的“在催化混合油”在超声波环境中冲击、震荡、高速搅拌、深度催化，最终实现油水完全亲和，亲和后的混合分子团仍然呈现纳米级小分子团结构，彻底消灭非亲和悬浮(乳化)态水滴，在纳米级小分子团结构基础上，达到高度均质化目标，并在上述过程中，在纳米光催化剂的超双亲催化和光催化作用下，使水分子氧键与重油(或柴油、或汽油)分子碳氢键围绕纳米二氧化钛大比表面空间悬键形成牢固的分子共价键。上述全部混合催化过程均通过电控箱进行程序控制和计量控制。

以上生产流程与现有的重油分子结氧机的物理生产流程相似，但可以看出在主要催化反应形式和反应条件上却有本质区别。本发明的关键措施在于，上述各单体设备间连接的各导管，以及光催化预混机的壳体(包括其缸体和上盖)、光催化搅拌机的壳体、光催化超声搅拌机的壳体、光催化湍流磁处理器的壳体均采用透光材料制成，并在导管和光催化预混机壳体、光催化搅拌机壳体、光催化超声搅拌机壳体、光催化湍流磁处理器壳体外部设有人工补光光源，目的是：在保留重油分子结氧机对油品加工的物理措施之外，更强化纳米二氧化钛超双亲活性和光催化活性的化学措施。本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备为处理不同的流体物料，使之均达到光催化反应效果，提供了充足的设备条件和简便的组合方式。

更需要强调的是，由于本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备在保留原机型基本的物理措施的同时，通过灵活的模块组合，使物理措施适应不同的生产要求；尤其是：突出发挥纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性作用，达到油品改性的目的，使得本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备有条件扩大对燃油加工油品品类的适用范围，实践证明，它不仅可以用于改性加工重油，生产纳米重油；还可以用于改性加工柴油，生产纳米柴油；还可以用于改性加工汽油，生产纳米汽油。从而，实现了一机多用，适应不同用户和不同油品改性加工的需要。而在选择不同加工油品类别时，只需根据产品使用说明书，选用由若干标准模块组成的整机，对相关工艺参数(如油品品类、流速、流量、催化剂种类、催化剂添加比例、改性用水添加量等)进行适当选择、设定和调整，就可以生产出合格的目标产品。

更独到的是，本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备，当应用于污水预处理场合时，只需根据产品使用说明书，选用由若干标准模块组成的整机，对相关工艺参数(如污水类型、流速、流量、催化剂种类、催化剂添加比例、稀释用水添加量等)进行适当选择、设定和调整，就可以分别用于各类工业污水和生活污水的无害化预处理。

模块化纳米超双亲光催化成套设备在用于污水预处理时的主要生产过程是：定量的纳米光催化剂和定量的稀释用水通过导管进入光催化预混机混合后，形成纳米光催化剂溶液；纳米光催化剂溶液再通过导管进入光催化搅拌机与污水(工业污水或生活污水)一同搅拌混合，形成“在催化污水”，纳米光催化剂溶液中的纳米二氧化钛在光照条件下对污水进行超双亲催化反应和光催化反应；“在催化污水”再通过光催化湍流磁处理器，使“在催化污水”中的有机污染物和重金属污染物大分子团裂解为小分子；“在催化污水”再经高压油泵和高压射流喷头进入光催化超声搅拌机；另有部分(或全部)“在催化污水”通过流体超声波发生器产生超声波后喷射进入光催化超声搅拌机；光催化超声搅拌机中的“在催化污水”在超声波环境中冲击、震荡、高速搅拌，最终实现纳米光催化剂溶液与“在催化污水”的充分混合，并在上述过程中，在纳米光催化剂的超双亲催化和光催化作用下，使“在催化污水”中的有机质完全矿化，消除富营养化污染物；消除污水异味；杀死环境中的细菌，同时降解由细菌释放出的有毒复合物；降解有机磷残留物；吸附和絮凝所有重金属污染物。从本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备排出的“已催化污水”，另经沉淀、暴气、过滤等常规处理措施，达到国家排放标准。

本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备将原来的一体化整机分解成5个标准化模块部件，为适应不同加工目的而灵活改变模块配置提供了方便和可能，还便于某个或某些单体模块或某种模块组合应用于其他更广泛的领域，同时，也方便了设备生产厂的标准化生产和管理。

上述全部混合催化过程均通过电控箱进行程序控制和计量控制。

本发明的效果：

本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备，籍由光催化湍流磁处理器、高压油泵、高压射流喷头、流体超声波发生器和多个搅拌装置的适当配置，在对重油(或柴油、或汽油)和纳米光催化剂溶液进行充分混合、磁处理、喷射、撞击、搅拌、震荡、超双亲反应、光催化反应过程中，使大分子团水和(重油中的)大分子长烃链结构的胶质沥青质团状混合体裂解为单个分子，完全消灭大分子团水滴和长烃链分子团，并使得改性用水水分子氧键与燃料油分子碳氢键围绕纳米二氧化钛大比表面空间悬键形成牢固的分子共价键，使加工成的纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)具有超稳定性特征，其粘度降低而颜色不变，实际燃烧热值基本不变且燃点降低，有利于充分燃烧、节省燃料，并发生硫、氮氧化物、一氧化碳的纳米光催化无害化反应，减少空气污染。当本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备用于污水预处理时，可有效降解有机污染物、消除富营养化污染物、消除污水异味、杀灭细菌、降解毒素、吸附和絮凝重金属，有利于实现重金属的回收利用，成为污水预处理的有效设备。具有高度的实用性和明显的经济效益、社会效益和生态效益。

                           附图说明

为了更深入了解本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备的具体结构、特征与功效，结合具体实施例并配合附图详细说明如后。

图1：本发明光催化预混模块结构图

图2：本发明光催化搅拌模块结构图

图3：本发明光催化超声搅拌模块结构图

图4：本发明光催化磁处理模块结构图

图5：本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例1结构图

图6：本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例1流程图

图7：本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例2结构图

图8：本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例2流程图

图号说明：

1.0光催化预混模块  1.10：纳米光催化剂输入管口  1.20：改性用水输入管口1.30：光催化预混机主体  1.31：光催化预混机上盖  1.32：光催化预混机缸体  1.61：光催化预混机电机  1.91：纳米光催化剂溶液输出管口2.0光催化搅拌模块  2.10：纳米光催化剂溶液输入管口  2.40：光催化搅拌机主体2.41：光催化搅拌机上盖   2.42：光催化搅拌机缸体  2.62：光催化搅拌机电机3.0光催化超声搅拌模块  3.50：光催化超声搅拌机主体3.51：光催化超声搅拌机上盖  3.52：光催化超声搅拌机缸体  3.121：高压射流喷头  3.131：流体超声波发生器  3.63：光催化超声搅拌机电机4.0光催化磁处理模块  4.11：光催化湍流磁处理器  4.12：高压油泵

2.82(3.83、4.84)：流体加工物料输入管口

2.92(3.93、4.94)：流体加工物料输出管口

1.141(2.142、3.143、4.144)：外置人工补光光源

15.10(15.20、15.30、15.40、15.50)：导管

                           具体实施方式

图1示出了本发明光催化预混模块的结构。该模块包括：纳米光催化剂输入管口1.10、改性用水输入管口1.20、光催化预混机主体1.30、光催化预混机上盖1.31、光催化预混机缸体1.32、光催化预混机电机1.61、纳米光催化剂溶液输出管口1.91、外置人工补光光源1.141。

图2示出了本发明光催化搅拌模块的结构。该模块包括：光催化搅拌机主体2.40、光催化搅拌机上盖2.41、光催化搅拌机缸体2.42、光催化搅拌机电机2.62、纳米光催化剂溶液输入管口2.10、流体加工物料输入管口2.82、流体加工物料输出管口2.92、外置人工补光光源2.142。

图3示出了本发明光催化超声搅拌模块的结构，该模块包括：光催化超声搅拌机主体3.50、光催化超声搅拌机上盖3.51、光催化超声搅拌机缸体3.52、光催化超声搅拌机电机3.63、高压射流喷头3.121、流体超声波发生器3.131，连接高压油泵4.12与流体超声波发生器3.131的导管15.50、流体加工物料输入管口3.83、流体加工物料输出管口3.93、外置人工补光光源3.143。

图4示出了本发明光催化磁处理模块的结构，该模块包括：光催化湍流磁处理器4.11、高压油泵4.12、流体加工物料输入管口4.84、流体加工物料输出管口4.94、外置人工补光光源4.144。

图5示出了本发明第一个实施例的模块化纳米超双亲光催化成套设备结构。该模块化纳米超双亲光催化成套设备包括：光催化预混模块1.0、光催化搅拌模块2.0、光催化超声搅拌模块3.0、光催化磁处理模块4.0、纳米光催化剂输入管口1.10、改性用水输入管口1.20、光催化预混机主体1.30、光催化搅拌机主体2.40、光催化超声搅拌机主体3.50、高压射流喷头3.121、流体超声波发生器3.131，光催化湍流磁处理器4.11、高压油泵4.12、以及连接光催化预混机主体1.30与光催化搅拌机主体2.40的导管15.10、连接光催化搅拌机主体2.40与光催化湍流磁处理器4.11的导管15.20、连接光催化湍流磁处理器4.11与高压油泵4.12的导管15.30、连接高压油泵4.12与高压射流喷头3.121的导管15.40、连接高压油泵4.12与流体超声波发生器3.131的导管15.50、外置人工补光光源1.141(2.142、3.143、4.144)。

需要特别说明的是：光催化预混机上盖1.31、光催化预混机缸体1.32、光催化搅拌机上盖2.41、光催化搅拌机缸体2.42、光催化超声搅拌机上盖3.51、光催化超声搅拌机缸体3.52、光催化湍流磁处理器4.11的外壳，以及连接光催化预混机主体1.30与光催化搅拌机主体2.40的导管15.10、连接光催化搅拌机主体2.40与光催化湍流磁处理器4.11的导管15.20、连接光催化湍流磁处理器4.11与高压油泵4.12的导管15.30、连接高压油泵4.12与高压射流喷头3.121的导管15.40、连接高压油泵4.12与流体超声波发生器3.131的导管15.50均用透光材料制成。

图6示出了本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例1的工艺流程。

图7示出了本发明第二个实施例的模块化纳米超双亲光催化成套设备结构。该模块化纳米超双亲光催化成套设备包括：光催化预混模块1.0、光催化搅拌模块2.0、光催化超声搅拌模块3.0、光催化磁处理模块4.0、光催化超声搅拌模块5.0、光催化磁处理模块6.0。

图8示出了本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例2的工艺流程。

参见图5和图6可以清楚地了解：在使用本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备改性加工燃油时，混合了纳米光催化剂的改性用水和重油(或柴油、或汽油)在通过连接光催化预混机主体1.30与光催化搅拌机主体2.40的导管15.10、连接光催化搅拌机主体2.40与光催化湍流磁处理器4.11的导管15.20、连接光催化湍流磁处理器4.11与高压油泵4.12的导管15.30、连接高压油泵4.12与高压射流喷头3.121的导管15.40、连接高压油泵4.12与流体超声波发生器3.131的导管15.50，以及光催化预混机主体1.30、在光催化搅拌机主体2.40、光催化超声搅拌机主体3.50内的搅拌加工和在光催化湍流磁处理器4.11内的磁处理过程中，均可通过透光的导管和壳体(包括其缸体和上盖)处于外部自然光源或外置人工补光光源1.141(2.142、3.143、4.144)提供的光催化环境中，实现有效的光催化反应，完成本发明的目的之一。

参见图7和图8可以清楚地了解：在使用本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备处理工业污水或生活污水时，为了延长裂解和降解时间，提高处理效果，可增加光催化超声搅拌模块5.0、光催化磁处理模块6.0。

在本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备实施例1(以及实施例2中)，外置人工补光光源1.141(2.142、3.143、4.144)等分别采用300-1000KW碘钨灯。

本发明模块化纳米超双亲光催化成套设备的有益效果和经济意义可从上面详述中得到理解，归结起来应当包括：

1.通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，发挥纳米光催化剂中纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性，使水分子氧键与重油(或柴油、或汽油)分子碳氢键围绕纳米二氧化钛大比表面空间悬键形成牢固的分子共价键，高质量地实现了水分子和(重油中的)胶质沥青质分子大小的均匀度，以及分布的均匀度，从根本上防止沉降和破乳，使模块化纳米超双亲光催化成套设备生产出的纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)具有超强的稳定性，同时，这种单分子均质性，也为提高燃烧效果提供了物理基础。实现了本发明的目的之二。

2.通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，结合物理措施，充分发挥纳米二氧化钛的光催化活性作用，彻底将大分子团水滴裂解为单个水分子、在常温条件下将(重油中的)大分子长烃链结构的胶质沥青质团状混合体充分裂解为短链小分子，发挥纳米二氧化钛超双亲活性，促进水分子和重油(或柴油、或汽油)分子、(重油中的)胶质沥青质短链小分子充分实现在分子共价键水平上的紧密亲和，亲和后的混合分子团仍然呈现纳米级小分子团结构，彻底消灭非亲和悬浮(乳化)态水滴，在纳米级小分子团结构基础上，达到高度均质化目标，从而改善重油(或柴油、或汽油)流动性和雾化效果，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)雾化颗粒直径降低到1-2υ以下，甚至在一定程度上实现“纳米级雾化”，扩大重油(或柴油、或汽油)颗粒与空气接触的有效比表面积，使得纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)燃烧更加充分，在一定程度上实现“纳米燃烧”，从而使火焰强度提高，提高重油(或柴油、或汽油)热值的有效转换效率，防止和消除结焦或积碳，降低燃烧所需的过剩空气系数，降低尾气温度，减少热能流失，从而降低燃料的实际消耗和成本。实现了本发明的目的之三。

3.通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，发挥纳米二氧化钛的光催化活性作用，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)中的硫转化成固体的硫化物，便于无害化去除性收集，在燃烧过程中不产生二氧化硫气体，同时，纳米二氧化钛比表面大、空间悬键多、吸附能力强，因此它在氧化一氧化碳的同时还原氮氧化物，使它们转化为对人体和环境无害的气体--二氧化碳和氮气，从而杜绝有害气体的产生，使纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)燃烧后的有害排放物降至最低。从而在燃烧过程中实现环保指标，使人类生存环境得到根本改善，使人类对生态环境的保护和护理活动，提升到一个新的水平、新的高度。实现了本发明的目的之四。

4.实践证明，这样加工成的纳米重油(或纳米柴油、或纳米汽油)的粘度降低而颜色不变，实际燃烧热值基本不变且燃点降低，有利于充分燃烧、明显降低工业用油量(15％-25％)和空气污染(70％-90％)。具有高度的实用性和明显的经济效益、社会效益和生态效益。纳米重油适用于各类重油锅炉和重柴油内燃机，可应用于冶金、玻璃、陶瓷、水泥、火力发电厂、轧钢厂、化工厂……等工业企业和远洋运输业。纳米柴油、纳米汽油则可通用于各类内燃机和其他燃烧器具。

5.实践证明，模块化纳米超双亲光催化成套设备在用于污水预处理时，通过模块化纳米超双亲光催化成套设备的光催化环境，发挥纳米二氧化钛的光催化活性作用，使工业污水和生活污水中的有机质完全降解、矿化，消除富营养化污染物、消除污水异味，杀死污水中的细菌，同时降解由细菌释放出的有毒复合物；降解有机磷残留物；吸附和絮凝所有重金属污染物。从本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备排出的“已催化污水”，另经沉淀、暴气、过滤等常规处理措施，使最终处理后的污水达到国家排放标准。并有利于实现重金属的回收利用。如果上述处理过程在产生重金属污水的工厂内进行，还可通过重金属的回收，减少重金属的消耗、降低成本、增加产值。实现了本发明的目的之五。

6.本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备缩短了污水预处理流程和时间，减小了污水预处理设施的占地面积，降低了投资，提高了效果，可实现有机污染物降解处理和沉淀过滤处理的分离，可用于各污水发生地进行即时处理，比如在城市各污染源进行即时降解、矿化处理，排放到污水沟后，再集中到污水厂进行沉淀过滤处理，为实现污水预处理设备的小型化和污水预处理过程的即时化作出了贡献。由此，使得本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备成为所有排放污水的生产流程中、城市各生活小区、各大宾馆饭店生活污水预处理的标定设备。

7.本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备的主要设备均由透光材料制成，便于生产过程的监督，便于检查、发现故障，便于设备的维修维护。

8.本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备将原来的一体化整机分解成5个标准化模块部件，为适应不同加工目的而改变模块配置提供了方便和可能，还便于某个或某些单体模块或某种模块组合应用于更广泛的领域，同时，也方便了设备生产厂的标准化生产和管理。

9.综上所述可以看出，本发明的模块化纳米超双亲光催化成套设备具有广阔的市场发展前景，既可节省能源，又可保护环境，可带动出数个新兴产业，多方面地促进经济可持续发展。

Claims (3)

1.一种模块化纳米超双亲光催化成套设备，主要包括：光催化预混模块(1.0)、光催化搅拌模块(2.0)、光催化超声搅拌模块(3.0、5.0)、光催化磁处理模块(4.0、6.0)和电控箱，其特征在于：

所述的光催化预混模块包括：纳米光催化剂输入管口(1.10)、改性用水输入管口(1.20)、光催化预混机主体(1.30)、光催化预混机上盖(1.31)、光催化预混机缸体(1.32)、光催化预混机电机(1.61)、纳米光催化剂溶液输出管口(1.91)和外置人工补光光源(1.141)；

所述的光催化搅拌模块包括：光催化搅拌机主体(2.40)、光催化搅拌机上盖(2.41)、光催化搅拌机缸体(2.42)、光催化搅拌机电机(2.62)、纳米光催化剂溶液输入管口(2.10)、流体加工物料输入管口(2.82)、流体加工物料输出管口(2.92)和外置人工补光光源(2.142)；

光催化超声搅拌模块包括：光催化超声搅拌机主体(3.50)、光催化超声搅拌机上盖(3.51)、光催化超声搅拌机缸体(3.52)、光催化超声搅拌机电机(3.63)、高压射流喷头(3.121)、流体超声波发生器(3.131)，连接高压油泵(4.12)与流体超声波发生器(3.131)的导管(15.50)、流体加工物料输入管口(3.83)、流体加工物料输出管口(3.93)和外置人工补光光源(3.143)；

光催化磁处理模块包括：光催化湍流磁处理器(4.11)、高压油泵(4.12)、流体加工物料输入管口(4.84)、流体加工物料输出管口(4.94)和外置人工补光光源(4.144)；

所述光催化预混模块(1.0)、光催化搅拌模块(2.0)、光催化超声搅拌模块(3.0、5.0)的各种上盖(1.31、2.41、3.51)和缸体(1.32、2.42、3.52)、光催化湍流磁处理器(4.11)的壳体和连接各模块流体加工物料输入输出管口的导管(15.10、15.20、15.30、15.40、15.50)均用透光材料制成；在上述透光装置四周分别设置外置人工补光光源(1.141、2.142、3.143、4.144)；

所述的纳米超双亲光催化成套设备，在加工燃油或处理污水过程中，使用含有纳米二氧化钛的纳米光催化剂，为发挥纳米二氧化钛的超双亲活性和光催化活性，提供了进行光催化反应所需的设备条件；

所述的纳米超双亲光催化成套设备，只需对相关工艺参数，即油品品类、流速、流量、催化剂种类、催化剂添加比例和改性用水添加量进行适当选择、设定和调整，分别用于生产纳米重油、或纳米柴油、或纳米汽油；

所述的纳米超双亲光催化成套设备，只需对相关工艺参数，即污水类型、流速、流量、催化剂种类、催化剂添加比例和稀释用水添加量进行适当选择、设定和调整，分别用于各类工业污水或生活污水的无害化预处理。

2.根据权利要求1所述模块化纳米超双亲光催化成套设备，其特征在于：所述的制作导管、壳体、缸体和上盖的透光材料透光度为100％，选用材料是透光塑料、有机玻璃或石英玻璃。

3.根据权利要求1所述模块化纳米超双亲光催化成套设备，其特征在于：所述的外置人工补光光源采用高亮度节能灯具，即碘钨灯、日光灯或紫外光灯，或者为适应光催化反应的光谱波长要求，采用多种灯具混合使用。

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