CN201031159Y

CN201031159Y - 一种用于水处理的光/电反应仓

Info

Publication number: CN201031159Y
Application number: CNU2007200627812U
Authority: CN
Inventors: 尹振声; 尹坚; 尹灿
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2017-03-26

Abstract

本实用新型公开了一种用于水处理的光/电反应仓，其特征是包括一可以过水的筒体，筒体内设有正负电极和紫外光源。本实用新型光/电反应仓，巧妙地将光/电协同效应、融合效应、引发效应组合于一体，可以有效去除难降解的有机污染物，极大地提高水处理效果。

Description

一种用于水处理的光/电反应仓

技术领域

本实用新型属于水处理装置，具体涉及一种利用光、电作用净化水质的光/电反应仓。

背景技术

现有的水处理设备中，有利用电极产生臭氧以及紫外光降解有机污染物来净化水质做法。由于这两种方法是单独使用，故在处理效果上受到局限，如处理速度较慢，污染物去除率不高，对多氯联苯、六氯苯、三氯甲烷和四氯化碳等难降解的有机污染物不起作用等。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于水处理的光/电反应仓。该反应仓将光、电作用结合在一起，可以在深度和广度上提高水处理效果。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的：

用于水处理的光/电反应仓包括一可以过水的筒体，筒体内设有正负电极和紫外光源(UV)。

所述技术方案中，电极可采用弧形、板条形或筛网状，紫外光源最好设在两电极之间。

所述筒体为孔、网结构，最好是微孔结构。材料可以是有机、无机、金属、非金属均可。对于微孔结构的筒体，可根据水质状况不同，选用微孔金属钛管或板材、微孔陶瓷管、微孔PE、PAC滤材，微孔孔径范围，比较好的是0.5-50微米。

所述电极可采用普通电极，包括金属镀膜电极如钛基镀钌、钛基镀铑(镀钯)电极、钛基Tio涂层电极或钛基MnO₂电极；非金属镀膜电极如陶瓷、碳素材料等。

所述紫外光源，其光波选择在C段波长，如185nm-350nm。

工作原理：用本实用新型光/电反应仓净化水质时，水从筒体外进入筒体内并停留一段时间，由于筒体内的电极和紫外光源将同时产生多种反应，包括光/电协同效应，产生UV/H₂O₂反应；光/电的融合效应，产生UV/Fenton反应；光/电的引发效应，产生UV/O₃反应，经过这一系列光/电综合反应，水中污染物被降解，经反应后的水流出筒体，水质得到净化。

光/电反应机理如下：

1.光/电协同效应，产生UV/H₂O₂反应：

利用电化学反应的阳极放电产生H₂O₂。H₂O₂在紫外光(UV)作用下吸收光能后，使0-O键断裂产生强氧化性的·OH氢氧自由基和氧原子，即发生下列光解反应：

H₂O₂+hr→2·OH

·OH+H₂O₂→H₂O+HO₂

HO₂+H₂O₂→H₂O+·OH+O₂

2·OH→H₂O₂

生成的·OH氢氧自由基具有强氧性，它与有机物的反应可将有机物最终矿化为水、二氧化碳和无机盐。

生成的·OH对水中的有机污染物的氧化作用可分为三种反应进行：

(1)UV/H₂O₂的脱氢反应：

RH(有机物)+·OH→H₂O+·R→进一步氧化

(2)UV/H₂O₂的亲电子加成反应：

即氢氧自由基(·OH)对有机物π位的电子加成，产生有机自由基反应。

·OH+PHX(卤代芳烃)→·OHPHX(有机自由基)

(3)UV/H₂O₂的电子转移反应

·OH+RX(卤代脂肪烃)→·RX+OH^-

UV/H₂O₂的协同作用是以产生氢氧自由基，进而自由基反应来降解污染物为主，同时也存在H₂O₂对污染物的化学氧化和UV的直接光解。而UV/H₂O₂的联合工艺，更能有效地降解难以生物降解的有机污染物。

2.光/电的融合效应，产生UV/Fenton反应：

电化学反应单元中海绵铁阳极的溶解，产生大量Fe²⁺离子，进入光/电反应仓后，与阳极反应形成的H₂O₂融合，继而产生Fenton试剂，在紫外光(UV)作用下，发生UV/Fenton反应。

UV/Fenton反应具有很强的氧化能力，可以有效地分解有机污染物，且矿化程度好。

3.光/电的引发效应，产生UV/O₃反应：

利用电化学反应的阳极放电，得到的O、O₂、O₃，在光/电反应仓内，产生引发效应，发生UV/O₃反应。

对于UV/O₃氧化过程中产生·OH氢氧自由基的机理，目前存在两种解释：

(1)O₃+hr→O₂+·O

·O₃+H₂O→2·OH

(2)O₃+H₂O+hr→O₂+H₂O₂

H₂O+hr→2·OH

UV/O₃氧化过程的引发效应是O₃与HO^-或HO2^-的反应，或者H₂O₂的光降解。反应中的H₂O₂是由O₃的光降解作用或O₃与许多未饱和有机污染物反应产生的。从而引发产生更多的氧化自由基。

光/电反应的独特优势

1.光/电协同效应，UV/H₂O₂反应的作用：

(1)UV/H₂O₂组合，可有效处理水中低浓度多种脂肪烃和芳香烃有机污染物。这种组合处理比单独用UV或H₂O₂处理反应速度约快50倍。

(2)UV/H₂O₂联合处理有机氯、三氯酚，去除率均可达到100％。但单独使用UV或H₂O₂处理，去除率只有68％与75％。

(3)UV/H₂O₂系统非常适用于浓度在10^-6级低浓度被污染的地面水(或地下水)。

(4)UV/H₂O₂可有效地去除水中对人体危害较大的三卤甲烷类污染物。

2.光/电融合效应，UV/Fenton反应的作用：

(1)UV/Fenton反应对2.4-D除草剂的处理可达完全矿化，即完全分解。若单用Fenton处理(即使浓度高)去除率不到70％。

(2)UV/Fenton处理含有硝基苯的水，COD去除率可达84.6％。而单独用Fenton试剂，COD去除率仅为32.4％。

(3)UV/Fenton处理含香料的水，COD去除率可达99.6％。而单独用Fenton试剂，COD去除率不到80％。

(4)UV/Fenton在处理高毒性、难降解的有机污染物方法中，独具优势，成为目前世界上水处理领域AOP技术中的研究热点。

3.光/电引发效应，UV/O₃反应的作用：

(1)UV/O₃反应，主要处理有毒、有害、难以生物降解的有机污染物，如4—氯硝基苯，若单独用UV或O₃氧化，其氧化速度较慢，用UV/O₃复合氧化，可将其降解。且能将O3难以氧化的醇、醛、羧酸等完全氧化降解。

(2)20世纪八十年代以来，UV/O₃法应用于饮用水深度处理研究，已有研究表明：UV/O₃工艺对饮用水中的三氯甲烷、四氯化碳、芳香族化合物、氯苯类化合物和氯苯酚等有机污染物有满意的去除效果。这种方法的氧化能力和反应速度都远远超过单独使用UV或O₃工艺所能达到的效果，其反应速率是O₃法的100-1000倍。

(3)水中的多氯联苯、六氯苯、三氯甲烷和四氯化碳等难降解的有机污染物都几乎不与O₃反应，但在UV/O₃作用下它们均可被氧化。

(4)有研究表明：用UV/O₃反应处理自来水中169种有机污染物，广谱分析显示法去除率达65％以上，SOS试验证实水质由强阳性变为偏阴性。

综上所述，本实用新型光/电反应仓，巧妙地将光/电协同效应、融合效应、引发效应组合于一体，可以有效去除难降解的有机污染物，极大地提高水处理效果。

下面结合附图进一步说明本实用新型的技术方案。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图2是本实用新型的横截面示意图。

图3是本实用新型不同结构的横截面示意图。

图4、图5是本实用新型的筒体不同结构示意图。

具体实施方式

见图1、图2，本实用新型光/电反应仓包括一微孔陶瓷的筒体1，微孔孔径范围为0.5-50微米。筒体1内设有正负电极4、2和紫外光源(UV)3。正负电极4、2为弧板形，可采用金属镀膜电极如钛基镀钌、钛基镀铑(镀钯)电极、钛基Tio涂层电极或钛基MnO₂电极；或非金属镀膜电极如陶瓷、碳素材料等。紫外光源3设在两电极4、2之间，其光波选择在C段波长，如185nm-350nm。

如图3所示，正负电极4、2也可采用板条形。

本实用新型的筒体可采用不同的结构，图4所示，筒体1为鼠笼形；图5所示，筒体1为网孔形。

Claims

1.一种用于水处理的光/电反应仓，其特征是包括一可以过水的筒体，筒体内设有正负电极和紫外光源。

2.根据权利要求1的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述电极为金属镀膜电极、非金属镀膜电极。

3.根据权利要求2的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述电极采用弧形、板条形或筛网状。

4.根据权利要求1的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述紫外光源，其光波选择在C段波长。

5.根据权利要求4的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述紫外光源设在两电极之间。

6.根据权利要求1的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述筒体为孔、网结构，或者是微孔结构。

7.根据权利要求6的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述筒体采用微孔金属钛管、板材、微孔陶瓷管、微孔PE、或PAC滤材。

8.根据权利要求7的用于水处理的光/电反应仓，其特征是所述筒体的微孔孔径范围为0.5-50微米。