专利名称：微波无极紫外光催化一体反应装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微波-紫外耦合体系的反应装置，属于光催化水处理 技术领域。
背景技术：
光催化氧化水处理技术作为一种高效无选择性的有机物矿化技术， 具有反应条件温和、设备简单、二次污染小、易于操作控制、对低浓度 污染物去除效率高等优点，是污染控制化学研究的一个热点，但是在实 际应用中也存在反应速率慢、量子效率低等缺陷，制约了其在实际工程 中的应用。为了解决目前光催化氧化技术中存在的难题，人们尝试采用 微波技术对光催化氧化工艺进行强化。通过微波强化可以提高催化剂光
的吸收量，同时促进体系OH的产生量，能够有效提高光催化处理效果， 縮短反应时间。微波强化光催化对染料、杀虫剂、内分泌干扰物、聚合 高分子等生物难降解甚至其它高级氧化技术难以降解的物质均表现出较 高的处理效果，是一种具有广泛应用前景的污染物处理技术。微波强化 光催化氧化技术的研究尚处在初始阶段，设计适用于微波-紫外耦合体系 的反应装置是该技术研究过程中需要解决的焦点问题之一。用于微波强 化光催化氧化技术的反应装置需要保证微波和紫外光的同时辐照，由于 紫外灯的金属电极在微波场中会产生火花，现有的微波-紫外耦合体系的 反应装置是通过其外部的波导管向其内部添加微波和紫外光的，该反应 装置能量消耗较大，且存在微波和紫外光衰减导致微波和紫外光利用率 低的问题。因此，设计能量消耗低，微波和紫外光利用率高的微波紫外 一体反应装置成为亟待解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有的微波-紫外耦合体系的反应装置存 在的能量消耗大、微波和紫外光利用率低的问题，进而提供一种微波无 极紫外光催化一体反应装置。本发明的技术方案是微波无极紫外光催化一体反应装置包括双层 反应器和微波化学实验仪，所述双层反应器由反应腔、循环冷却套管、 无极紫外灯、灯座、反应腔盖板、两个连接管和外部蠕动泵组成，所述 循环冷却套管和反应腔烧制为一体，所述循环冷却套管与反应腔之间形
成循环冷却水腔，所述循环冷却套管的管壁上由上到下设有出水管和进 水管，所述反应腔的底板上固装有灯座，所述无极紫外灯安装在灯座上， 所述反应腔的上端面上扣装有反应腔盖板，所述双层反应器放置在微波 化学实验仪的底板上，所述微波化学实验仪的侧壁上开有两个孔，所述
两个连接管分别穿过微波化学实验仪侧壁上的孔，所述两个连接管的一 端分别与循环冷却套管的出水管和进水管套接，所述两个连接管的另一 端与外部蠕动泵连接。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果本发明在较短时间的辐 照下，能够获得较高的难降解有机物去除率，使用本发明进行微波无极 紫外工艺与单纯紫外工艺对照实验，当单纯紫外工艺中紫外光强为微波
无极紫外工艺中无极紫外灯的3.5倍时，10min后单纯紫外工艺的去除率 仅为63%，而微波无极紫外工艺的去除率为87%。本发明具有能量消耗 小、微波和紫外光利用率高的优点，本发明还具有反应体系温度可控、 紫外灯光强可调、结构简单和便于推广应用的优点，推动了光催化氧化 水处理技术在实际工程中的应用。
图l是本发明的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一结合图1说明本实施方式，本实施方式由双层反 应器1和微波化学实验仪2组成，所述双层反应器1由反应腔3、循环 冷却套管4、无极紫外灯5、灯座6、反应腔盖板7、两个连接管9和外 部蠕动泵10组成，所述循环冷却套管4和反应腔3烧制为一体，所述循 环冷却套管4与反应腔3之间形成循环冷却水腔8，所述循环冷却套管4 的管壁上由上到下设有出水管4-1和进水管4-2，所述反应腔3的底板3-1 上固装有灯座6，所述无极紫外灯5安装在灯座6上，所述反应腔3的上端面上扣装有反应腔盖板7，所述双层反应器1放置在微波化学实验 仪2的底板2-1上，所述微波化学实验仪2的侧壁上开有两个孔2-2，所 述两个连接管9分别穿过微波化学实验仪2侧壁上的孔2-2，所述两个连 接管9的一端分别与循环冷却套管4的出水管4-1和进水管4-2套接，所 述两个连接管9的另一端与外部蠕动泵10连接。所述双层反应器1的内 外径尺寸是参照紫外辐射半径和微波穿透半径设计的。所述微波化学实 验仪2为外购件，它由微波炉14、电流表15和调压器16组成，微波炉 14由合肥荣事达三洋电器股份有限公司生产，型号为EM-202MS1，所 述微波化学实验仪2由四川大学无线电系改装而成；所述外部蠕动泵10 为外购件，由兰格蠕动泵厂生产，型号为BT00-300M。
具体实施方式
二结合图1说明本实施方式，本实施方式的反应腔 3、循环冷却套管4和反应腔盖板7均由玻璃材料制成，有利于微波透过。 其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三结合图1说明本实施方式，本实施方式的灯座6 由玻璃砂芯材料制成。如此设置，可起到防止反应体系爆沸的作用。其 它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
四结合图1说明本实施方式，本实施方式的灯座6 固装在反应腔3的底板3-1的中心位置，无极紫外灯5垂直安装在灯座6 上。如此设置，保持了紫外光由反应腔中央平行辐射，更有效地提高了 光的利用效率。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
五结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点在于，本实施方式还增加有冷凝管ll，所述反应腔盖 板7上开有第一孔7-1，所述微波化学实验仪2的顶板上开有与反应腔盖 板7的第一孔7-1相对应的第一通过孔2-3，所述冷凝管11的下端穿过 微波化学实验仪2的第一通过孔2-3安装在反应腔盖板7的第一孔7-1 内。如此设置，可防止微波加热过程中反应液的蒸发。其它组成和连接 关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
六结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点在于，本实施方式还增加有热电偶12，所述反应腔盖板7上开有第二孔7-2，所述微波化学实验仪2的顶板上开有与反应腔盖 板7的第二孔7-2相对应的第二通过孔2-4，所述热电偶12通过微波化 学实验仪2的第二通过孔2-4和反应腔盖板7的第二孔7-2伸入反应腔3 内。如此设置，可以测量反应体系温度，第二孔7-2也可作为双层反应 器1的取样孔。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
七结合图1说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点在于，本实施方式还增加有曝气头13，所述反应腔盖 板7上开有第三孔7-3，所述微波化学实验仪2的顶板上开有与反应腔盖 板7的第三孔7-3相对应的第三通过孔2-5，所述曝气头13通过微波化 学实验仪2的第三通过孔2-5和反应腔盖板7的第三孔7-3伸入反应腔3 内。如此设置，可以为反应体系曝气。该第三孔7-3也可作为双层反应 器1的取样孔。其它组成和连接关系与具体实施方式
一相同。
结合图1说明本发明的工作原理将无极紫外灯5垂直固定在灯座 6上，反应液搅拌均匀后转移至反应腔3内，无极紫外灯5浸没于反应 液中；双层反应器1置于微波化学实验仪2内；冷凝管11的下端穿过微 波化学实验仪2的第一通过孔2-3安装在反应腔盖板7的第一孔7-1内， 冷凝管11连接循环水；热电偶12通过微波化学实验仪2的第二通过孔 2-4和反应腔盖板7的第二孔7-2伸入反应腔3内，测量反应体系温度； 曝气头13通过微波化学实验仪2的第三通过孔2-5和反应腔盖板7的第 二孔7-3伸入反应腔3内，为反应体系曝气；循环冷却套管4通过外部 蠕动泵IO调节冷却介质流量以调节反应体系温度；反应装置连接完毕， 开启循环水，开启微波，通过接触调压器调节微波功率，l-2min后无极 紫外灯5被点亮，反应一定时间后关闭微波，冷却后关闭循环水，取下 冷凝管11，取下连接管9，取出热电偶12和曝气头13，取出反应器， 处理反应后液体。
权利要求
1、一种微波无极紫外光催化一体反应装置，它包括双层反应器(1)和微波化学实验仪(2)，其特征在于所述双层反应器(1)由反应腔(3)、循环冷却套管(4)、无极紫外灯(5)、灯座(6)、反应腔盖板(7)、两个连接管(9)和外部蠕动泵(10)组成，所述循环冷却套管(4)和反应腔(3)烧制为一体，所述循环冷却套管(4)与反应腔(3)之间形成循环冷却水腔(8)，所述循环冷却套管(4)的管壁上由上到下设有出水管(4-1)和进水管(4-2)，所述反应腔(3)的底板(3-1)上固装有灯座(6)，所述无极紫外灯(5)安装在灯座(6)上，所述反应腔(3)的上端面上扣装有反应腔盖板(7)，所述双层反应器(1)放置在微波化学实验仪(2)的底板(2-1)上，所述微波化学实验仪(2)的侧壁上开有两个孔(2-2)，所述两个连接管(9)分别穿过微波化学实验仪(2)侧壁上的孔(2-2)，所述两个连接管(9)的一端分别与循环冷却套管(4)的出水管(4-1)和进水管(4-2)套接，所述两个连接管(9)的另一端与外部蠕动泵(10)连接。
2、 根据权利要求1所述微波无极紫外光催化一体反应装置，其特征 在于所述反应腔(3)、循环冷却套管(4)和反应腔盖板(7)均由玻璃材料制 成。
3、 根据权利要求2所述微波无极紫外光催化一体反应装置，其特征 在于所述灯座(6)由玻璃砂芯材料制成。
4、 根据权利要求3所述微波无极紫外光催化一体反应装置，其特征 在于所述灯座(6)固装在反应腔(3)的底板(3-l)的中心位置，无极紫外灯(5) 垂直安装在灯座(6)上。
5、 根据权利要求4所述微波无极紫外光催化一体反应装置，其特征 在于它还包括冷凝管(ll)，所述反应腔盖板(7)上开有第一孔(7-l)，所述 微波化学实验仪(2)的顶板上开有与反应腔盖板(7)的第一孔(7-l)相对应 的第一通过孔(2-3)，所述冷凝管(11)的下端穿过微波化学实验仪(2)的第 一通过孔(2-3)安装在反应腔盖板(7)的第一孔(7-l)内。
6、 根据权利要求5所述微波无极紫外光催化一体反应装置，其特征 在于它还包括热电偶(12)，所述反应腔盖板(7)上开有第二孔(7-2)，所述 微波化学实验仪(2)的顶板上开有与反应腔盖板(7)的第二孔(7-2)相对应的第二通过孔(2-4)，所述热电偶(12)通过微波化学实验仪(2)的第二通过 孔(2-4)和反应腔盖板(7)的第二孔(7-2)伸入反应腔(3)内。
7、根据权利要求6所述微波无极紫外光催化一体反应装置，其特征 在于它还包括曝气头(13)，所述反应腔盖板(7)上开有第三孔(7-3)，所述 微波化学实验仪(2)的顶板上开有与反应腔盖板(7)的第三孔(7-3)相对应 的第三通过孔(2-5)，所述曝气头(13)通过微波化学实验仪(2)的第三通过 孔(2-5)和反应腔盖板(7)的第三孔(7-3)伸入反应腔(3)内。
全文摘要
微波无极紫外光催化一体反应装置，它涉及一种微波-紫外耦合体系的反应装置。本发明的目的是为了解决现有的微波-紫外耦合体系的反应装置存在的能量消耗大、微波和紫外光利用率低等问题。本发明的循环冷却套管(4)和反应腔(3)烧制为一体，循环冷却套管(4)与反应腔(3)之间形成循环冷却水腔(8)，反应腔(3)的底板(3-1)上固装有灯座(6)，无极紫外灯(5)安装在灯座(6)上，双层反应器(1)放置在微波化学实验仪(2)的底板(2-1)上，微波化学实验仪(2)的侧壁上开有两个孔(2-2)。本发明在较短时间的辐照下，能够获得较高的难降解有机物去除率，本发明还具有反应体系温度可控、紫外灯光强可调、结构简单和便于推广应用的优点，推动了光催化氧化水处理技术在实际工程中的应用。
文档编号C02F1/32GK101239299SQ200810064139
公开日2008年8月13日 申请日期2008年3月19日 优先权日2008年3月19日
发明者廖文超, 鹏 王 申请人:哈尔滨工业大学