RU150197U1

RU150197U1 - DEVICE FOR TREATING A LIQUID IN A THIN LAYER BY UV RADIATION

Info

Publication number: RU150197U1
Application number: RU2014139209/13U
Authority: RU
Inventors: Павел Николаевич Пилипенко; Леонид Леонидович Попов
Priority date: 2014-09-30
Filing date: 2014-09-30
Publication date: 2015-02-10

Abstract

1. Устройство для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, включающее вертикальный цилиндрический корпус с внутренней поверхностью, на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри него источник УФ излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя, отличающееся тем, что внутренняя поверхность цилиндра имеет ребристую поверхность с гидрофильным покрытием, обладающим фотокаталитическим свойством.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребристая поверхность цилиндра выполнена полированной.3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребристая поверхность цилиндра выполнена по винтовой линии.4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидрофильное покрытие выполнено в виде тонкой прозрачной плёнки.5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что гидрофильное покрытие, обладающее фотокаталитическим свойством, выполнено на основе диоксида титана.1. Device for treating a liquid in a thin layer with ultraviolet radiation, including a vertical cylindrical body with an inner surface on which a thin liquid layer is formed, a UV radiation source mounted inside it, an inlet and an outlet pipe in communication with the cylinder cavity, a receiving chamber with a thin layer former characterized in that the inner surface of the cylinder has a ribbed surface with a hydrophilic coating having a photocatalytic property. 2. The device according to claim 1, characterized in that the ribbed surface of the cylinder is polished. The device according to claim 1, characterized in that the ribbed surface of the cylinder is made along a helical line. The device according to claim 1, characterized in that the hydrophilic coating is made in the form of a thin transparent film. The device according to claim 4, characterized in that the hydrophilic coating having a photocatalytic property is made on the basis of titanium dioxide.

Description

Полезная модель относится к пищевой промышленности и медицинской технике и предназначена для стерилизации жидкостей в тонком слое ультрафиолетовым облучением (УФ), преимущественно воды.The utility model relates to the food industry and medical equipment and is intended for sterilization of liquids in a thin layer by ultraviolet radiation (UV), mainly water.

В настоящее время, по экологическим соображениям при стерилизации жидкостей стремятся не использовать химические реагенты, особенно галогены, такие как хлор или фтор. Известно устройство для обеззараживания воды ультрафиолетовым (УФ) облучением [1], в котором под воздействием УФ света убиваются водоросли, бактерии, паразиты, дрожжи, плесень и другие нежелательные организмы, находящиеся в воде. Однако такое устройство не позволяет стерилизовать весь объем воды, т.к. УФ излучатель находится непосредственно в воде, а УФ воздействие эффективно только в тонком слое.Currently, for environmental reasons, sterilization of liquids seeks not to use chemicals, especially halogens such as chlorine or fluorine. A device is known for disinfecting water with ultraviolet (UV) radiation [1], in which algae, bacteria, parasites, yeast, mold and other undesirable organisms in the water are killed under the influence of UV light. However, such a device does not allow sterilizing the entire volume of water, because The UV emitter is located directly in the water, and UV exposure is effective only in a thin layer.

Известно устройство [2] для ультрафиолетовой стерилизации жидкостей в тонком слое путем увеличения времени нахождения жидкости в зоне облучения за счет протекания жидкости по вертикальным ребристым поверхностям, причем ребристые поверхности расположены внутри корпуса, а источники УФ (облучатели) снаружи, однако такое расположение облучателей и облучаемой поверхности не рационально, т.к. не позволяет воздействовать на всю (максимальную) поверхность облучения и облучатели используются не полностью.A device [2] is known for ultraviolet sterilization of liquids in a thin layer by increasing the residence time of the liquid in the irradiation zone due to the flow of liquid along vertical ribbed surfaces, the ribbed surfaces being located inside the case and the UV sources (irradiators) outside, but this arrangement of irradiators and irradiated surface is not rational, because does not allow to affect the entire (maximum) surface of the irradiation and the irradiators are not fully used.

Наиболее близким является устройство для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, [3], включающее вертикальный цилиндр с внутренней поверхностью на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри него источник излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя. Однако такое техническое решение не позволяет максимально использовать УФ облучение, а стерилизация жидкости не обладает последействием.The closest is a device for treating a liquid in a thin layer by ultraviolet irradiation, [3], including a vertical cylinder with an inner surface on which a thin liquid layer is formed, a radiation source mounted inside it, an inlet and outlet nozzles in communication with the cylinder cavity, a receiving chamber with a shaper thin layer. However, this technical solution does not allow the maximum use of UV radiation, and sterilization of the liquid does not have a consequence.

Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей установки за счет увеличения времени нахождения жидкости в зоне облучения и более эффективного воздействия на микроорганизмы за счет последействия стерилизации.The objective of the utility model is to expand the functionality of the installation by increasing the residence time of the liquid in the irradiation zone and more effective exposure to microorganisms due to the aftereffect of sterilization.

В заявляемом устройстве для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, включающем вертикальный цилиндрический корпус с внутренней поверхностью на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри цилиндра вдоль его оси, источник излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя, согласно техническому решению внутренняя поверхность цилиндра имеет ребристую поверхность, с гидрофильным покрытием, обладающим фотокаталитическим свойством, за счет чего увеличивается время и эффективность облучения жидкости. То что, ребристая поверхность цилиндра имеет гидрофильное покрытие позволяет тонкой пленке воды удерживаться на ребристой поверхности, чем достигается увеличение облучаемой поверхности, а значит, и время облучения.In the inventive device for treating a liquid in a thin layer with ultraviolet radiation, including a vertical cylindrical body with an inner surface on which a thin liquid layer is formed, mounted inside the cylinder along its axis, a radiation source, inlet and outlet pipes in communication with the cylinder cavity, a receiving chamber with a shaper thin layer, according to the technical solution, the inner surface of the cylinder has a ribbed surface, with a hydrophilic coating having a photocatalytic property tion, thereby increasing the time and efficiency of fluid exposure. The fact that the ribbed surface of the cylinder has a hydrophilic coating allows a thin film of water to be held on the ribbed surface, thereby achieving an increase in the irradiated surface, and hence the irradiation time.

Кроме того, ребристая поверхность цилиндра выполнена полированной, что позволяет облучать жидкость за счет отражения от стенки цилиндра, а это ведет увеличению облучаемой поверхности и времени облучения.In addition, the ribbed surface of the cylinder is polished, which allows irradiation of the liquid due to reflection from the cylinder wall, and this leads to an increase in the irradiated surface and the exposure time.

Кроме того, ребристая поверхность цилиндра выполнена по винтовой линии, что придает стекающей пленке как поступательное движение (сверху вниз), так и вращательное, что способствует перемешиванию жидкости, а значит увеличению облучаемой поверхности.In addition, the ribbed surface of the cylinder is made along a helical line, which gives the flowing film both translational motion (from top to bottom) and rotational, which contributes to the mixing of the liquid, which means an increase in the irradiated surface.

Кроме того, гидрофильное покрытие выполнено из тонкой прозрачной пленки, что позволяет свету без потерь проникать к внутренней поверхности и отражаться от полированной поверхности, а это увеличивает поверхность облучения.In addition, the hydrophilic coating is made of a thin transparent film, which allows light to penetrate without loss to the inner surface and be reflected from the polished surface, and this increases the irradiation surface.

Кроме того, гидрофильное покрытие выполнено из тонкой прозрачной пленки на основе диоксида титана (TiO₂), при этом контактный угол между каплями воды и поверхностью с гидрофильным покрытием составляет <5°, что позволяет иметь толщину водяной пленки постоянной, при этом нано-соединения из TiO₂ обладают свойством фотокатализа посредством которого происходит расщепление микроорганизмов, что повышает эффективность воздействия УФ на микроорганизмы и обеспечивает последействие стерилизации, т.к. озон, образующийся от воздействия УФ облучения таким свойством не обладает.In addition, the hydrophilic coating is made of a thin transparent film based on titanium dioxide (TiO ₂ ), while the contact angle between the water droplets and the surface with the hydrophilic coating is <5 °, which allows the thickness of the water film to be constant, while the nano-compounds of TiO ₂ have the property of photocatalysis through which the breakdown of microorganisms occurs, which increases the efficiency of UV exposure on microorganisms and ensures the effect of sterilization, because ozone generated from exposure to UV radiation does not have this property.

Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фигуре изображено устройство для обработки жидкости в тонком слое УФ облучением.The utility model is illustrated in the drawing, where the figure shows a device for treating a liquid in a thin layer by UV irradiation.

Устройство включает цилиндрический корпус 1 с внутренней ребристой поверхностью 2 с гидрофильным покрытием 3, обладающим фотокаталитическим свойством, выполненным в частности в виде тонкой прозрачной пленки из диоксида титана, на которой образуется тонкий слой 4 жидкости 5, с входным 6 и выходным 7 патрубками, источник 8 УФ излучения, расположенный внутри корпуса 1 по его продольной оси. Входной патрубок 6 соединен с приемной камерой 9 с формирователем 10 тонкого слоя 4 жидкости 5.The device includes a cylindrical body 1 with an inner ribbed surface 2 with a hydrophilic coating 3 having a photocatalytic property, made in particular in the form of a thin transparent film of titanium dioxide, on which a thin layer 4 of liquid 5 is formed, with input 6 and output 7 nozzles, source 8 UV radiation located inside the housing 1 along its longitudinal axis. The inlet pipe 6 is connected to the receiving chamber 9 with a former 10 of a thin layer 4 of liquid 5.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

Очищаемая жидкость 5 поступает через входной патрубок 6 в приемную камеру 9 и по формирователю 10 тонкого слоя 4 стекает на внутреннюю ребристую поверхность 2 цилиндрического корпуса 1, при этом, облучаясь от источника 8 УФ излучения. Т.к. внутренняя поверхность 2 модифицирована тонким слоем наночастиц TiO₂ (для придания поверхности гидрофильных и фотокаталитических свойств), то при облучении происходит инактивация микроорганизмов в тонком слое 4 жидкости 5 и фотокаталитическое окисление органических примесей на поверхности наночастиц двуокиси титана. Очищенная жидкость 5 выходит через патрубок 7.The liquid to be cleaned 5 enters through the inlet pipe 6 into the receiving chamber 9 and flows through the former 10 of the thin layer 4 onto the inner ribbed surface 2 of the cylindrical body 1, being irradiated from the UV radiation source 8. Because the inner surface 2 is modified with a thin layer of TiO ₂ nanoparticles (to impart hydrophilic and photocatalytic properties to the surface), then during irradiation microorganisms are inactivated in a thin layer 4 of liquid 5 and the photocatalytic oxidation of organic impurities on the surface of titanium dioxide nanoparticles. The purified liquid 5 exits through the pipe 7.

Пример конкретного применения устройства для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением. Цилиндрический корпус 1 объемом 50 л, патрубки 6, 7 и приемная камера 10 выполнены из нержавеющей стали. Гидрофильное покрытие 3 ребристой поверхности 2 выполнено из тонкой прозрачной пленки, например, на основе диоксида титана (TiO₂). Источник 8 УФ излучения типа Philips TUV имеет длину колбы 1200 мм. Устройство вырабатывает в час 4 м³ воды, что при потреблении 200 л на человека в сутки обеспечивает очищенной водой многоквартирный дом.An example of a specific application of a device for treating a liquid in a thin layer with ultraviolet radiation. A cylindrical housing 1 with a volume of 50 l, nozzles 6, 7 and a receiving chamber 10 are made of stainless steel. The hydrophilic coating 3 of the ribbed surface 2 is made of a thin transparent film, for example, based on titanium dioxide (TiO ₂ ). The Philips TUV type 8 UV source has a bulb length of 1200 mm. The device produces 4 m ^{3 of} water per hour, which, when consumed 200 l per person per day, provides an apartment building with purified water.

Заявляемое устройство позволяет доводить до потребителя очищенную стерилизованную воду обладающую последействием стерилизации (инактивированные организмы не восстанавливаются), что не достижимо при облучении только УФ.The inventive device allows you to bring to the consumer purified sterilized water with the aftereffect of sterilization (inactivated organisms are not restored), which is not achievable when irradiated only by UV.

Источники информации.Information sources.

1. Патент США №8632728, «Ultraviolet sterilizer for water pipe and water way type», 2014.1. US patent No. 8632728, "Ultraviolet sterilizer for water pipe and water way type", 2014.

2. Авторское свидетельство СССР №1720624 «Установка для ультрафиолетового облучения жидкостей», 1990.2. USSR author's certificate No. 1720624 "Installation for ultraviolet irradiation of liquids", 1990.

3. Патент РФ №2075163, «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ ИЗЛУЧЕНИЕМ В ТОНКОМ СЛОЕ», 1994.3. RF patent No. 2075163, "DEVICE FOR PROCESSING A LIQUID WITH RADIATION IN A THIN LAYER", 1994.

Claims

1. Device for treating a liquid in a thin layer with ultraviolet radiation, comprising a vertical cylindrical body with an inner surface on which a thin liquid layer is formed, a UV radiation source mounted inside it, an inlet and an outlet pipe in communication with the cylinder cavity, a receiving chamber with a thin layer former characterized in that the inner surface of the cylinder has a ribbed surface with a hydrophilic coating having a photocatalytic property.

2. The device according to claim 1, characterized in that the ribbed surface of the cylinder is polished.

3. The device according to claim 1, characterized in that the ribbed surface of the cylinder is made along a helical line.

4. The device according to claim 1, characterized in that the hydrophilic coating is made in the form of a thin transparent film.

5. The device according to claim 4, characterized in that the hydrophilic coating having a photocatalytic property is made on the basis of titanium dioxide.