一种微波催化氧化水处理装置的制作方法

本发明涉及水净化设备技术领域，具体涉及一种微波催化氧化水处理装置。

背景技术：

微波是一种电磁波，电磁波包括电场和磁场，电场使带电粒子开始运动而具有动力，由于带电粒子的运动从而使极化粒子进一步极化，带电粒子的运动方向快速变化，从而发生相互碰撞摩擦使其自身温度升高。这就是微波加热的基本原理。

许多有机污染物不能直接明显地吸收微波，但将高强度短脉冲微波辐射聚焦到含有某种“物质”（如铁磁性金属）的固体催化剂床表面上，由于表面金属点位与微波能的强烈作用，微波能将被转变成热能，从而使固体催化剂床表面上的某些表面点位选择性地被很快加热至很高温度。尽管反应器中的物料不会被微波直接加热，但当它们与受激发的表面点位接触时可发生反应。这就是微波诱导催化反应的基本原理，把有机废水和空气通进装有固体催化剂床的微波反应设备中，就能快速氧化分解有机物，从而使污水得到净化。

当前市面的微波净化废水装置普遍功能单一，净化效果一般。

技术实现要素：

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种微波催化氧化水处理装置，该处理装置，结构简单，维护方便，净化效果好。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种微波催化氧化水处理装置，包括管本体、连接于管本体进水端的微波发射器、设于管本体内的波导管以及套设于管本体和波导管之间的催化空心柱，波导管与微波发射器连通，另一端密封，波导管的外壁面与催化空心柱的内壁面之间设有第一水流通道，催化空心柱的外壁面与管本体的内壁面之间设有第二水流通道，第二水流通道连接有出水口，管本体进水端设有进水口和氧化剂加入口，进水口和氧化剂加入口均与波导管连通，波导管的壁面开设有连通波导管与第一水流通道的波导通孔，催化空心柱的柱壁开设有连通第一水流通道与第二水流通道的催化通孔。

本发明的结构密封性好，微波不会发生泄漏，从而有效地保证了本发明的水净化效率；本发明的结构简单，占地面积小，长期使用之后只需要更换催化空心柱便可继续使用，维护方便；本发明的催化部件为催化空心柱，耐冲刷性能好，催化剂不易流失，催化空心柱使用寿命长；本发明可以根据水的有机物含量大小调节微波发射器的功率，从而适应不同的水的处理，对各种污水的适应性强；本发明的波导管的壁面开设有波导通孔，催化空心柱的壁面开设有催化通孔，能够确保水流的通过的流畅性，水的通过速度快，净化效率高，且催化空心柱不易堵塞。

其中，所述催化空心柱包括中空的不锈钢丝网柱体和附着于不锈钢丝网柱体壁面的固体催化剂层。本发明的固体催化剂层附着于不锈钢丝网柱体的内壁和外壁，结构稳定性好，不易掉落，耐冲刷性能好，固体催化剂不易流失，很好地保证了本发明的水的净化效率。

其中，所述催化空心柱包括中空的陶瓷柱体和附着于陶瓷柱体柱面的固体催化剂层。本发明的固体催化剂层附着于陶瓷柱体的壁面，体结构稳定性好，不易掉落，耐冲刷性能好，固体催化剂不易流失，很好地保证了本发明的水的净化效率。

其中，所述波导管的外壁面与催化空心柱的内壁面的距离为1-5cm，所述管本体的内壁面与催化空心柱的外壁面的距离为1-5cm。波导管的外壁面与催化空心柱的内壁面的距离设计合理，能够确保微波有效地辐射到催化空心柱上的催化剂，协同催化氧化分解污染物；管本体的内壁面与催化空心柱的外壁面的距离设计合理，能够确保处理完成的水顺畅流出。

其中，所述不锈钢丝网柱体的丝网目数为20-1000，所述管本体的内径为120-200mm，所述管本体设有支架。不锈钢丝网柱体的丝网目数设计合理，目数过小则不利于固体催化剂层的附着，目数过小则透水性差，容易发生堵塞现象。

其中，所述管本体的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为8-12mm。螺纹凹槽的设计使得流经第二水流通道内的水能够自动形成螺纹状的水流，加快处理完成的水的流出，防止堵塞或者逆流现象的发生。

其中，所述单个波导通孔的横截面大小为0.5-5cm²,数量为500-2000个/m²,波导通孔均布设置；所述催化通孔的横截面大小为0.2-2cm²,数量为1000-2000个/m², 催化通孔均布设置。所述单个波导通孔的横截面大小为2cm²,数量为600个/m²,波导通孔均布设置；所述催化通孔的横截面大小为0.7cm²,数量为1500个/m², 催化通孔均布设置。本发明的波导通孔的横截面积相对较大，从每个波导通孔流出的微波都具有较高的强度，能够迅速激活固体催化剂层表面对应的点位，使得对应的点位迅速升温，催化氧化水中的有机物，使其迅速分解为易降解的小分子有机物，甚至彻底分解成CO2或H2O，有效地增强了本发明的净化效率；波导通孔和催化通孔的横截面积大小以及数量设计合理，水流顺畅，使得本发明的催化空心柱不易发生堵塞现象，确保催化氧化净化处理水能够高效进行。

其中，所述固体催化剂层由石墨烯、碳化硅、SiO2、Al2O3中的至少一种与金属氧化物混合压合而成，所述金属氧化物包括Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Mo、Zn的金属氧化物中的至少一种。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Fe2O3、CuO、NiO、石墨烯和碳化硅以质量比1:1-3:1：1:1组成的混合物。采用Fe2O3、CuO、NiO、石墨烯和碳化硅以质量比1:1-3:1：1:1组成的混合物作为固体催化剂层的材质，与微波的感应敏感度高，固体催化剂层的表面点位的升温速度快，与氧化剂配合催化氧化处理水中的有机物的反应速度快，净化效率高，且净化率高。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以质量比1:1-2:2-4：1:1组成的混合物。采用Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以质量比1:1-2:2-4：1:1组成的混合物作为固体催化剂层的材质，与微波的感应敏感度高，固体催化剂层的表面点位的升温速度快，与氧化剂配合催化氧化处理水中的有机物的反应速度快，净化效率高，且净化率高。

应用于该微波催化氧化水处理装置的使用方法，包括以下步骤：A、检测待处理氧化水中的有机物杂质含量；B、启动微波发射器，同时通过进水口通入待处理氧化水，通过氧化剂加入口添加氧化剂；C、取出水口流出的洁净氧化水样品，检测氧化水中的有机物含量，并根据检测结果及时调整氧化剂的加入量和微波发射器的功率大小，直至检测得到的洁净氧化水样品中的有机物含量达到最低值。

本发明的使用方法能够根据水的净化情况及时有效地调整氧化剂的加入量，确保水能够达到最大的净化洁净度，同时合理地控制氧化剂的加入量，避免氧化剂的浪费，节约了运行成本。

其中，所述氧化剂为双氧水、二氧化氯、次氯酸钠、高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧中的一种或两种以上的混合物。

其中，所述氧化剂为双氧水、二氧化氯和次氯酸钠以摩尔质量比1:2-4：1组成的混合物。采用双氧水、二氧化氯和次氯酸钠以摩尔质量比1:2-4：1组成的混合物作为氧化剂，氧化处理有机杂质的氧化性能好，氧化效率高，净化率高，且成本低。

其中，所述氧化剂为高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧以摩尔质量比1:1:2-4:1-2组成的混合物。采用高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧以摩尔质量比1:1:2-4:1-2组成的混合物作为氧化剂，氧化处理有机杂质的氧化性能好，氧化效率高，净化率高，氧气配合高铁酸钠、高铁酸钾、和臭氧使用，有效地降低了氧化剂的成本，处理装置的运行成本低。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为0.2-6:1。本发明的氧化剂的加入量是根据待处理水中的有机物含量确定的，能够有效地确定不同的待处理水的氧化剂的加入量，在确保待处理水能够得到最大程度上的净化的同时有效地节约氧化剂的用量，节约处理装置的运行成本。

在本发明的实际使用过程中，微波发射器发射的微波，微波经波导管从波导通孔流出与催化空心柱的内壁面发生反应，使得催化空心柱的壁面部分点位达到较高温度；待处理水从进水口进入处理装置内，氧化剂从氧化剂加入口进入处理装置内，水与氧化剂迅速混合，进入波导管经过微波发射器发射的微波强化后，进入第一水流通道与催化空心柱的壁面的较高温度的点位发生反应，水中的有机物被分解成易降解的小分子有机物，甚至彻底分解成CO2或H2O，处理后的水穿过催化空心柱经第二水流通道离开处理装置。

本发明的有益效果在于：本发明的结构密封性好，微波不会发生泄漏，从而有效地保证了本发明的水净化效率；本发明的结构简单，占地面积小，长期使用之后只需要更换催化空心柱便可继续使用，维护方便；本发明的催化部件为催化空心柱，耐冲刷性能好，催化剂不易流失，催化空心柱使用寿命长；本发明可以根据水的有机物含量大小调节微波发射器的功率，从而适应不同的水的处理，对各种污水的适应性强；本发明的波导管的管壁开设有波导通孔，催化空心柱的柱壁开设有催化通孔，能够确保水流的通过的流畅性，水的通过速度快，净化效率高，且催化空心柱不易堵塞。

附图说明

图1是本发明的一种微波催化氧化水处理装置的剖视图。

附图标记为：1—管本体、2—微波发射器、3—波导管、4—催化空心柱、5—第一水流通道、6—第二水流通道、7—出水口、8—进水口、9—氧化剂加入口、10—波导通孔、11—催化通孔、12—支架。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例及附图1对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

实施例1

一种微波催化氧化水处理装置，包括管本体1、连接于管本体1进水端的微波发射器2、设于管本体1内的波导管3以及套设于管本体1和波导管3之间的催化空心柱4，波导管3与微波发射器2连通，另一端密封，波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面之间设有第一水流通道5，催化空心柱4的外壁面与管本体1的内壁面之间设有第二水流通道6，第二水流通道6连接有出水口7，管本体1进水端设有进水口8和氧化剂加入口，进水口8和氧化剂加入口均与波导管3连通，波导管3的壁面开设有连通波导管3与第一水流通道5的波导通孔10，催化空心柱4的柱壁开设有连通第一水流通道5与第二水流通道6的催化通孔11。

其中，所述催化空心柱4包括中空的不锈钢丝网柱体和附着于不锈钢丝网柱体壁面的固体催化剂层。

其中，所述波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面的距离为1cm，所述管本体1的内壁面与催化空心柱4的外壁面的距离为1cm。

其中，所述不锈钢丝网柱体的丝网目数为20，所述管本体1的内径为120mm，所述管本体1设有支架12。

其中，所述管本体1的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为8mm。

其中，所述固体催化剂层由石墨烯、碳化硅、SiO2、Al2O3中的一种与金属氧化物混合压合而成，所述金属氧化物包括Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Mo、Zn的金属氧化物中的一种。

应用于该微波催化氧化水处理装置的使用方法，包括以下步骤：A、检测待处理氧化水中的有机物杂质含量；B、启动微波发射器2，同时通过进水口8通入待处理氧化水，通过氧化剂加入口添加氧化剂；C、取出水口7流出的洁净氧化水样品，检测氧化水中的有机物含量，并根据检测结果及时调整氧化剂的加入量和微波发射器2的功率大小，直至检测得到的洁净氧化水样品中的有机物含量达到最低值。

其中，所述氧化剂为双氧水、二氧化氯、次氯酸钠、高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧中的一种。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为0.2:1。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：

其中，所述催化空心柱4包括中空的陶瓷柱体和附着于陶瓷柱体柱面的固体催化剂层。

其中，所述波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面的距离为2cm，所述管本体1的内壁面与催化空心柱4的外壁面的距离为2cm。

其中，所述管本体1的内径为140mm，所述管本体1设有支架12。

其中，所述管本体1的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为9mm。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Fe2O3、CuO、NiO、石墨烯和碳化硅以质量比1:1:1：1:1组成的混合物。

其中，所述氧化剂为双氧水、二氧化氯和次氯酸钠以摩尔质量比1:2：1组成的混合物。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为3:1。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：

其中，所述催化空心柱4包括中空的不锈钢丝网柱体和附着于不锈钢丝网柱体的固体催化剂层。

其中，所述波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面的距离为3cm，所述管本体1的内壁面与催化空心柱4的外壁面的距离为3cm。

其中，所述不锈钢丝网柱体的丝网目数为300，所述管本体1的内径为160mm，所述管本体1设有支架12。

其中，所述管本体1的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为10mm。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Fe2O3、CuO、NiO、石墨烯和碳化硅以质量比1:3:1：1:1组成的混合物。

其中，所述氧化剂为双氧水、二氧化氯和次氯酸钠以摩尔质量比1:4：1组成的混合物。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为4:1。

实施例4

本实施例与实施例1的区别在于：

其中，所述催化空心柱4包括中空的不锈钢丝网柱体和附着于不锈钢丝网柱体的固体催化剂层。

其中，所述波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面的距离为4cm，所述管本体1的内壁面与催化空心柱4的外壁面的距离为4cm。

其中，所述不锈钢丝网柱体的丝网目数为500，所述管本体1的内径为180mm，所述管本体1设有支架12。

其中，所述管本体1的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为11mm。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以质量比1:1:2：1:1组成的混合物。

其中，所述氧化剂为高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧以摩尔质量比1:1:2:1组成的混合物。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为5:1。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：

其中，所述催化空心柱4包括中空的不锈钢丝网柱体和附着于不锈钢丝网柱体的固体催化剂层。

其中，所述波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面的距离为5cm，所述管本体1的内壁面与催化空心柱4的外壁面的距离为5cm。

其中，所述不锈钢丝网柱体的丝网目数为1000，所述管本体1的内径为200mm，所述管本体1设有支架12。

其中，所述管本体1的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为12mm。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以质量比1:1.5:3：1:1组成的混合物。

其中，所述氧化剂为高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧以摩尔质量比1:1:3:1.5组成的混合物。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为6:1。

实施例6

本实施例与实施例1的区别在于：

其中，所述催化空心柱4包括中空的不锈钢丝网柱体和附着于不锈钢丝网柱体的固体催化剂层。

其中，所述波导管3的外壁面与催化空心柱4的内壁面的距离为5cm，所述管本体1的内壁面与催化空心柱4的外壁面的距离为5cm。

其中，所述不锈钢丝网柱体的丝网目数为1000，所述管本体1的内径为200mm，所述管本体1设有支架12。

其中，所述管本体1的内壁面设有螺纹凹槽，螺纹凹槽的螺距为12mm。

其中，所述固体催化剂层采用的材料为Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以质量比1:2:4：1:1组成的混合物。

其中，所述氧化剂为高铁酸钠、高铁酸钾、空气和臭氧以摩尔质量比1:1:4:2组成的混合物。

其中，所述氧化剂加入量和有机物含量的摩尔质量比为6:1。

上述实施例为本发明较佳的实现方案，除此之外，本发明还可以其它方式实现，在不脱离本发明构思的前提下任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。