一种雾化联合紫外催化氧化净水方法与装置

技术领域

本发明属于给水处理技术领域，具体涉及一种雾化联合紫外催化氧化净水方法与装置。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

随着我国工农业的发展，新兴的有机污染物被广泛使用并不断释放到环境中，随着分析检测技术的进步，有机污染物如杀虫剂、内分泌干扰物和一些消毒副产物等在水中的检出频率越来越高)。水污染问题日益突出，水环境恶化威胁人民健康，严重阻碍了社会的绿色可持续发展，这对水处理技术提出了更高的要求，而加快环境科学与技术的创新和应用成为水环境污染治理的关键。

近些年，光催化氧化技术由于设备简便、反应条件温和、反应过程易于控制等优点，在水处理领域受到了越来越多的关注。紫外与氧化剂如O

但是在高级氧化体系中，单独紫外的氧化效果较差，通常需要外加氧化剂，从而利用产生的活性成分降解水体中的有机污染物，一方面氧化剂投加量低时，污染物的降解效果不好；另一方面，加大氧化剂投加量，易导致药剂投加成本增高，水体中过量的氧化剂残留等问题，影响了紫外在饮用水深度处理中的应用。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种雾化联合紫外催化氧化净水方法与装置。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

第一方面，一种雾化联合紫外催化氧化净水方法，所述方法为：污染水体雾化后成为分散液滴，分散液滴在空气的作用下移动到低温板的表面，在低温板表面冷凝的过程中放出热量，然后在微观电场的作用下，分散液滴反应产生过氧化氢，然后在紫外辐射的条件下，过氧化氢分解产生羟基自由基，羟基自由基与分散液滴中的有机污染物反应，使有机污染物分解。

第二方面，一种雾化联合紫外催化氧化净水装置，包括雾化装置、进气管、冷却装置、紫外辐照装置，雾化装置与进气管连接，进气管与冷却装置连接，紫外辐照装置设置在冷却装置的内部。

通过雾化装置实现使污染水体形成分散液滴的作用，分散液滴与低温接触板表面接触时，由于分散液滴冷凝过程中局部放热，促使水-空气界面在微观电场作用产生过氧化氢，无需加入其他化学药剂，而过氧化氢在紫外催化作用下会分解产生强氧化型的HO·，对溶于分散液滴中的有机污染物质进行氧化甚至矿化，经氧化处理后的分散液滴汇集形成大液滴进行汇流回收后，即对含有机污染物水体进行了净化。

相比于现有的净水装置或方法，使污染水体自身产生了过氧化氢，然后过氧化氢在紫外辐照的作用下，产生羟基自由基。提高了污水的处理效果，解决了污水处理需要加入氧化剂，增加成本，降解效果不好、氧化剂残留的问题。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

受污染水被雾化后，分散液滴气-液、液-固界面产生过氧化氢，在紫外催化作用下产生活性自由基，增加了单位面积上自由基的稳态浓度，能够高效降解水体中污染物质。

本发明中仅依靠物理或化学作用将水体雾化，利用紫外灯进行照射，无需增加外部化学药剂，无二次污染，是一种绿色水处理工艺。

附图说明

构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

图1为本发明实施例雾化联合紫外作用下的苯甲酸降解效果；

图2为本发明实施例实现雾化联合紫外催化氧化净水方法的装置示意图；

其中，1、进水口，2、雾化器，3、进风口，4、刮水板，5、紫外灯，6、汇水口，7、出水口，8、冷却水入口，9、冷却水出口。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

第一方面，一种雾化联合紫外催化氧化净水方法，所述方法为：污染水体雾化后成为分散液滴，分散液滴在空气的作用下移动到低温板的表面，在低温板表面冷凝的过程中放出热量，然后在微观电场的作用下，分散液滴反应产生过氧化氢，然后在紫外辐射的条件下，过氧化氢分解产生羟基自由基，羟基自由基与分散液滴中的有机污染物反应，使有机污染物分解。

微型雾化水滴在放热反应和微观电场作用下生成过氧化氢。过氧化氢在紫外辐照的作用下催化分解产生羟基自由基，羟基自由基与有机物发生氧化反应，使有机物成为小分子有机物或者二氧化碳和水。

在本发明的一些实施方式中，分散液滴的粒径为小于10微米。将污染水体雾化为分散液滴，有利于在水-空气界面产生微观电场，产生过氧化氢。有利于分散液滴均匀化。

在本发明的一些实施方式中，污染水体中有机污染物的浓度为1μM-10mM。

在本发明的一些实施方式中，冷却板的温度为1-10℃；优选为1-4℃。冷却水的温度促使分散液滴发生冷凝作用，而聚集在一起。分散液滴和空气一起进入到冷却装置中，在合适的温度范围内冷却的作用下，发生冷凝，放出热量，然后在微观电场的作用下产生过氧化氢。

在本发明的一些实施方式中，紫外辐射的光强为10-20W。

在本发明的一些实施方式中，冷却板为不锈钢板或石英板等。

第二方面，一种雾化联合紫外催化氧化净水装置，包括雾化装置、进气管、冷却装置、紫外辐照装置，雾化装置与进气管连接，进气管与冷却装置连接，紫外辐照装置设置在冷却装置的内部。

在本发明的一些实施方式中，冷却装置为设置有夹层的箱体结构，夹层内通入冷却源。夹层内通入冷却源，冷却源是冷却装置的侧壁温度降低。温度降低后，分散液滴遇到冷却的冷却装置内壁，进行冷凝放热，辐照装置设置在冷却装置的内侧壁，然后进行紫外辐照催化分解。

在本发明的一些实施方式中，冷却装置的进气口处设置环形刮水板，环形刮水板倾斜设置，刮水板的一端与冷却装置的内侧壁连接，另一端悬空设置，环形刮水板形成的锥型结构，小口端朝向紫外辐射装置一侧，大口端朝向进气口一侧。

设置刮水板的作用为一方面及时去除冷凝板上形成的微型液滴，以防液滴体积增大而影响过氧化氢生成。另一方面有效汇集处理后水体。

在本发明的一些实施方式中，冷却装置的一端与进气管连接，另一端为出口。

在本发明的一些实施方式中，雾化装置设置在进气管的入口处。

下面结合实施例对本发明进一步说明

实施例1

一种雾化联合紫外催化氧化净水装置，包括雾化装置、进气管、冷却装置、紫外辐照装置，雾化装置与进气管连接，进气管与冷却装置连接，紫外辐照装置设置在冷却装置的内部。冷却装置的进气口处设置环形刮水板，环形刮水板4倾斜设置，刮水板的一端与冷却装置的内侧壁连接，另一端悬空设置，环形刮水板4形成的锥型结构，小口端朝向紫外辐射装置一侧，大口端朝向进气口一侧。冷却装置的一端与进气管连接，另一端为出口。雾化装置设置在进气管的入口处。

如图2所示，在一种实施方式中，还包括进气箱，进气管穿过进气箱，进气管设置90度拐角，进气管的进风口3处设置雾化装置2，雾化装置2设置在进气箱的内部，进气箱的侧壁设置进水口1；

冷却装置的夹层设置冷却水进口8、冷却水出口9，冷却源为冷却水。

冷却装置的出口7设置在冷却装置的底部一侧，出口为锥型设计，锥型出口的顶部为汇水口6。

紫外辐照装置由若干紫外灯组成，紫外灯的数量为5-10个。

实施例2

利用实施1的装置进行污水处理，原水(苯甲酸浓度为10mmol/L)经过雾化器后被雾化成为分散液滴，后在送风口的作用下与低温冷却板表面接触，冷却板的温度为1℃，在其冷凝过程中发生局部放热反应，促使水-空气界面在微观电场作用下产生过氧化氢，过氧化氢在紫外灯辐照催化下分解产生羟基自由基，羟基自由基迅速与苯甲酸发生氧化反应，从而将苯甲酸氧化成为小分子有机物或者二氧化碳和水等无机物，从而达到去除原水中苯甲酸的目的。

如图1所示，出水中仅含有4.124mmol/L苯甲酸，去除率达到了58.76％。

实施例3

相比于实施例2，冷却板的温度为4℃。

实施例3的效果分别为有机物去除率为55.35％。

对比例1

相比于实施例2，冷却装置不通入冷却源。有机物去除率为2％。

对比例2

相比于实施例2，将雾化后的液滴通入冷却装置中，在无氧环境(不通入空气)中进行紫外辐照。有机物去除率为15％。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。