[实用新型]一种超声-光催化联用反应装置

说明书

技术领域

本实用新型主要涉及印染废水、医药废水、造纸废水等难降解有机废水的降解领域，具体涉及一种超声-光催化氧化联用反应装置。

背景技术

液体在超声波作用下会产生一定数目的空化泡，在空化泡崩溃的瞬间，会在空化泡内及周围极小的空间范围内产生极端的高温(1900～5200K)和高压(5×10⁷Pa)环境，并伴有强烈的冲击波和时速高达400km·s^-1的射流，这些极端环境可以使空化泡内水蒸气发生热分解反应，产生强氧化性自由基，从而达到降解有机污染物的过程。光催化氧化技术是利用半导体材料在能量大于其禁带的光照射下产生电子和空穴，并与半导体颗粒表面吸附的物质或溶剂反应，形成·OH等自由基，将污染物氧化分解。然而光催化氧化技术对混浊或透明度较低废水时的光催化效率相当低。

当超声与光催化氧化技术联用时，超声能使催化剂保持表面活性并增强固-液传质效果，能强化光催化降解污染物效率同时提高污染物的“矿化”程度，甚至产生协同效应。超声联用技术能有效地降解有机污染物，在水处理中具有巨大的应用潜力。但是超声强化技术大多仅限于实验室的规模，并且仅针对单一组分。对超声的强化机理及反应器的设计放大等方面的研究较少。超声联用技术是今后发展的一个方向，而超声强化高级氧化过程涉及多个学科(如环境、声学和工程等学科)，还有许多问题需要解决。

研制利用超声-光催化联用氧化技术处理污水的装置在于污水超声-光催化联用处理装置的结构设计。污水超声-光催化氧化处理装置结构的合理设计直接影响了超声-光催化联用氧化技术在污水处理方面的工业化进展，因此设计结构简单、操作方便、光及光催化剂利用率高的污水超声-光催化处理装置是当前国内外相关领域的研究重点。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种超声-光催化氧化联用反应装置，具体设置有超声波探头、UV-LED光源、覆有纳米TiO₂的玻璃填料和回流系统，它能够有效降解有机废水，矿化大部分有机污染物质，同时可以起到杀菌、消毒的作用。该实用新型的推广，将有利于推动我国超声-光催化氧化联用技术的进展，带动环保产业的发展。

本实用新型的目的是这样实现的,

一种超声-光催化联用反应装置，包括：

一供水组件，所述供水组件包括一连接进水主管道的回流水箱，一与进水主管道连接的若干进水分支管，所述进水分支管端部均连接一回流水支管，所述回流水支管与进水主管相连；

一设置于供水组件的水流流通路径上的超声-光化学反应装置，所述超声-光化学反应装置包括若干个超声-光催化氧化单元，每个超声-光催化氧化单元包括一筒体，一设置于筒体上方的密封盖板，所述筒体的两侧设置有光源组件，筒体内嵌一超声波探头以及一支撑板，其中支撑板下方设置着覆有纳米TiO₂膜的玻璃填料。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述光源组件由两个面对面排布的大面积光源板组成，所述大面积光源板是由固定有UV-LED光源的铝基板构成。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述每个超声-光催化氧化单元对应一个进水分支管，且进水分支管用于将水流送至超声-光催化氧化单元内。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述超声波探头采用的是脉冲式探头，超声波频率为20～25KHz的高频超声。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述筒体采用亚克力材质制成。

在本实用新型的一个优选实施例中，所述回流水箱所处位置低于所述超声-光催化氧化反应装置。

通过上述技术方案，本实用新型的有益效果是：

(1)安装应用方便：超声-光催化氧化反应单元为模块化设计，可根据污水处理的实际需要，灵活地将污水处理单元串联或并联，安装方便，操作简单，适用性广，工作效率高；

(2)玻璃填料表面覆有TiO₂膜，纳米TiO₂膜表面积巨大，反应更充分，降解速度快；

(3)同时杀菌、消毒和降解有机物：应用范围广，几乎所有的有机污水都可以采用；

(4)UV-LED光源简单、环保节能：具有结构紧密、尺寸小的特点；不含对人体及环境赋有危害性的水银；LED属于冷光源，这种发光机制能量损耗小，几乎所有能量都转化为光能，具有较长的使用寿命，且LED灯有较好的光谱纯度；

(5)当超声与光催化氧化技术联用时，超声能使催化剂TiO₂保持表面活性并增强固-液传质效果，提高降解效率；