专利名称：一种超声波强化有机膨润土处理废水装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种超声波强化有机膨润土处理废水的装置，更具体地说，是将有机膨 润土与待处理废水混合后，通过超声振荡作用，强化吸附过程，迅捷高效地达到废水处理的 装置。
技术背景有机膨润土是用有机阳离子(有机铵盐、季铵盐等)取代蒙脱石(膨润土的主要成分) 中的层间可交换阳离子，从而使得膨润土由亲水疏油性改为具有亲油疏水性。由于有机相进 入膨润土层间，能以"相似相溶"的方式吸附水中的有机污染物。可作为吸附剂用于环保领 域的废水处理。目前，使用有机膨润土处理废水的传统反应装置即一般的吸附反应器，可以是间歇式、 连续式或半连续式反应器。间歇式反应装置是将待处理废水与有机膨润土在容器中混合，在 常温或恒温下以搅拌方式促进吸附反应进行。由于吸附过程是一个缓慢的动态平衡过程，这 种方法在实际应用时需60min以上的反应时间以确保达到吸附平衡，耗时耗能严重，且处理 能力受到限制。而连续式或半连续式反应装置由于无法保证足够的固液接触时间，去除效果 不理想。此外，为达到较好的固液接触效果，传统装置对所使用的有机膨润土的粒度要求较 高，需要膨润土颗粒能过IOO目筛，以增加吸附表面积，导致有机膨润土的制备和应用成本 增加，不利于工业化推广应用。专利号是ZL200320123108.7、授权公开号是CN12665114Y、 名称是"微波强化有机膨润土处理废水装置"的专利公开了一种装置，但该装置的缺点是 吸附能力差，反应时间长，浪费大量能量，不适应实际生产应用。 发明内容本实用新型的目的是提供一种废水处理能力强的超声波强化有机膨润土处理废水装置。 本实用新型采用的技术方案是包括反应腔、发生器和连接两者的导线，所述发生器是一种超声波发生器，在反应腔的内部下底板上固定振子箱，在反应腔的侧边安装观察窗和排水管。另一种超声波强化有机膨润土处理废水装置是发生器是一种超声波发生器，在反应腔的内部下底板上固定振子箱，在反应腔的侧边安装观察窗和排水管，在振子箱的上方还安装 一个反应盘管，盘管两端分别设进口管、进口阀和出口管、出口阀。 本实用新型的优点是1)超声波强化有机膨润土处理废水，可大大縮短反应时间。使用超声波超声振荡处理，进行有机膨润土吸附处理废水，吸附反应速度明显加快，与常规法相比，可节时95%以上。2) 工艺简化，能耗大幅降低。超声波强化法可省去粉碎、搅拌等工艺，大大简化了吸 附工艺，省去粉碎工艺节能达20%，同时省去搅拌工艺节能达50%左右。3) 处理效果明显，能促进有机物去除，使用本装置处理后的废水经过沉降或过滤等固 液分离方法，可达到直接排放的标准。4) 对有机染料、酚类等难降解有机污染物去除效果好，经济高效。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步详细说明。 图1是超声波强化有机膨润土处理废水装置外观示意图； 图2是超声波强化有机膨润土处理废水装置(间歇式)内部剖面图； 图3是超声波强化有机膨润土处理废水装置(连续式)内部剖面图； 图4是图2和图3中振子箱3的结构示意图。
具体实施方式
如图l、 2、 4所示， 一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，依次具有反应腔2、超 声波发生器6、导线7连接着反应腔2和超声波发生器6，在反应腔2的内部下底板上固定 振子箱3，在反应腔2的侧边安装观察窗1和排水管4在振子箱3，紧固件5将振子箱3固 定在反应腔2上。如图l、 3、 4所示，另一种超声波强化有机膨润土处理废水装置是发生器6是一种超 声波发生器，在反应腔2的内部下底板上固定振子箱3，在反应腔2的侧边安装观察窗1和 排水管4，在振子箱3的上方还安装一个反应盘管10，盘管两端分别设进口管9、进口阀8 和出口管12、出口阔ll，紧固件5将振子箱3固定在反应腔2上。有机膨润土与待处理废水的混合物在吸附反应腔2中受到超声波振荡作用，即在功率为 100 W~1200 W，频率为20 kHz~120 KHz的超声波存在下作用10 s~10 min，完成强化吸附反 应过程。本装置利用超声波超声振荡强化有机膨润土处理废水，由于超声波的"空化"效应，对 有机膨润土产生粉碎作用，同时促进有机膨润土表面更新及多相系统有效混合、分散或凝聚。 因此，本装置可以在很短的反应时间内达到良好的去除效果。超声振荡处理可以采用间歇式、连续式或半连续式操作。间歇式反应过程如附图2所示; 连续式或半连续式反应过程如附图3所示，在反应腔2内沿图中箭头方向向下加入混合液到 反应盘管10中，使用盘管10或者折流板等其它的方式延长混合液在超声波反应器2中的停 留时间，保证足够的超声波作用时间。本实用新型装置可以通过控制超声频率和功率和超声作用时间，改变强化效果。例如， 当需要较高的超声波能量时，可以固定超声振荡时间，提高超声波发生器6的功率；或者固 定功率、延长超声振荡时间，也可以同时增加频率和功率、延长超声时间。常用的超声波功 率为100W 1200W，频率为20kHz 120KHz。考虑到工艺耗时耗能的问题， 一般超声振荡 时间为10s 10min。本实用新型将有机膨润土与待处理有机废水混合均匀后，由超声波发生器6发出的高频 振荡信号，通过换能器转换成高频机械振荡而传播到介质_一废水中，超声波在废水中疏密 相间的向前辐射，使液体流动而产生数以万计的微小气泡。这些气泡在超声波纵向传播的负 压区形成、生长，而在正压区迅速闭合。在这种被称之为"空化"效应的过程中，气泡闭合 可形成超过1000个大气压的瞬间高压，利用超声的空化效应，在气泡崩溃时产生的强烈的 冲击波和高速射流能破坏固/液、液/液及气/液界面上的滞离层，使得粗颗粒的有机膨润土被 粉碎分散，同时促进有机膨润土表面更新及多相系统有效混合、分散或凝聚。在超声波处理 装置中，以超声的空化效应增强有机膨润土的去除效果，降低能耗，在较短时间内达到高的 处理效果。因此，本装置应用超声波实施强化吸附，与传统方法相比具有明显优势。本实用新型已成功用于下面实例，但并不局限于此。 实施例1在一个超声波反应器振箱中进行酸性大红染料废水脱色。使用阳离子型有机膨润土，有 机改性剂为氯代十六烷基吡啶，废水中酸性大红浓度为25mg/L，有机膨润土与待处理废水 质量比为1:5000，有机膨润土过20目筛。超声波功率100 W，频率20kHz,超声作用10min 后，有机膨润土与废水混合物以离心方法达到固液分离，处理后水质无色澄清，经测定，脱 色率大于99%。 实施例2在一个超声波反应器振箱中进行酸性蓝染料废水脱色，废水中酸性蓝染料浓度为25 mg/1。使用十六烷基三甲基溴化铵改性的有机膨润土，有机膨润土与待处理废水质量比为 1:500，有机膨润土过200目筛。超声波功率1200W，频率20kHz，超声作用10s后，即以 离心方法将有机膨润土与废水混合物进行固液分离。经测定，脱色率达到99%。 实施例3在一个超声波反应器振箱中进行酸性黄染料废水脱色，同时以恒温振荡脱色方法作为对 比。废水中酸性黄染料浓度为30mg/L。使用双阳离子型有机膨润土，有机改性剂为氯代十 六烷基吡啶和溴化四甲基铵，有机膨润土与待处理废水质量比为1:1000，有机膨润土过50 目筛。超声波功率1000W，频率40kHz，超声作用10min，脱色率为97%。而同样用量的有机膨润土恒温振荡30 min处理染料废水的脱色率只有34% 。 实施例4在一个超声波反应器振箱中进行含苯酚废水处理，同时以恒温振荡处理方法作为对比。 废水中苯酚浓度为25mg/L。使用十六垸基三甲基溴化铵改性得到的有机膨润土处理，有机 膨润土与待处理废水质量比为1:500，有机膨润土过20目筛。使用离心方法将处理后的有机 膨润土与废水混合物进行固液分离。超声波功率1200 W，频率20kHz，超声作用10s，去 除率为96% 。而同样用量的有机膨润土恒温振荡30 min处理苯酚废水的脱色率只有42% 。 实施例5在反应腔内加入传导介质(水)，废水盘管浸没水中，加入有机膨润土的废水连续通过 盘管，在管道内通过传导介质接受超声波作用，废水中对硝基苯酚浓度为50mg/L。所使用 的有机膨润土为氯代十六烷基吡啶改性所得。有机膨润土过50目筛，与废水质量比为1:3000。 超声波功率200 W，频率120 kHz，超声作用10min。然后5000r/min离心5min分离固液两 相，上层清液脱色效果明显，经测定，对硝基苯酚去除率在85%。
权利要求1.一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，包括反应腔(2)、发生器(6)和连接两者的导线(7)，其特征是所述发生器(6)是一种超声波发生器，在反应腔(2)的内部下底板上固定振子箱(3)，在反应腔(2)的侧边安装观察窗(1)和排水管(4)。
2. 根据权利要求1所述的超声波强化有机膨润土处理废水的装置，其特征是所说超声 波发生器(6)所产生超声波功率范围在100 W-1200 W，频率为20 kHz~120 KHz，超声 作用时间范围在10 s~20 min。
3. 根据权利要求1所述的一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是所说的 超声波反应器是间歇式、连续式或半连续式反应器。
4. 根据权利要求1所述的一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是用紧固 件(5)在反应腔(2)的底部固定振子箱(3)。
5. —种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是所述发生器(6)是一种超声波 发生器，在反应腔(2)的内部下底板上固定振子箱(3)，在反应腔(2)的侧边安装观察 窗(1)和排水管(4),在振子箱(3)的上方还安装一个反应盘管(10)，盘管两端分别 设进口管(9)、进口阀(8)和出口管(12)、出口阀(11)。
6. 根据权利要求5所述的一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是所说超 声波发生器(6)所产生超声波功率范围在100 W-1200 W，频率为20 kHz~120 KHz，超 声作用时间范围在10 s~20 min。
7. 根据权利要求5所述的一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是所说的 超声波反应器(6)是间歇式、连续式或半连续式反应器。
8. 根据权利要求5所述的一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是所说超 声波反应器(6)采用单个超声发生器和振子箱或多个超声发生器和振子箱。
9. 根据权利要求5任一所述的一种超声波强化有机膨润土处理废水装置，其特征是用 紧固件(5)在反应腔(2)的底部固定振子箱(3)。
专利摘要本实用新型公开了一种超声波强化有机膨润土处理废水的装置，包括反应腔、发生器和连接两者的导线，所述发生器是一种超声波发生器，在反应腔的内部下底板上固定振子箱，在反应腔的侧边安装观察窗和排水管，本实用新型用超声波强化有机膨润土处理废水，可大大缩短反应时间，工艺简化，能耗大幅降低，处理效果明显，能促进有机物去除，使用本装置处理后的废水经过沉降或过滤等固液分离方法，可达到直接排放的标准，同时对有机染料、酚类等难降解有机污染物去除效果好，经济高效。
文档编号C02F1/36GK201151677SQ200720043289
公开日2008年11月19日 申请日期2007年8月17日 优先权日2007年8月17日
发明者李定龙, 马建锋, 黄文艳 申请人:江苏工业学院