專利名稱：光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光催化高級氧化技術(shù)以及解決光催化劑分離回收的相關(guān)設(shè)備領(lǐng)域，涉及一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置。
背景技術(shù)：
自從上世紀70年代，日本科學家發(fā)現(xiàn)半導體光催化劑TiO2光電化學可以分解水以來，光催化技術(shù)獲得了各國科研工作者的廣泛關(guān)注。該技術(shù)不僅致力于分解水獲取氫能，實現(xiàn)太陽能-氫能的轉(zhuǎn)換這一光催化技術(shù)中的“圣杯”，同時更多的實用光催化技術(shù)在自清潔、空氣凈化、殺菌消毒、廢水處理等領(lǐng)域得到大力發(fā)展和利用。作為一種新的高級氧化技術(shù)，光催化氧化技術(shù)一方面積極研發(fā)具有可見光響應、高量子效率和高穩(wěn)定性的光催化劑，另一方面致力于開發(fā)高效的光催化反應系統(tǒng)，以期實現(xiàn)光源與反應器的優(yōu)化匹配與分布、催化劑的高效分離回收等。光催化反應系統(tǒng)主要由光源、光催化反應器、光催化劑及輔助設(shè)備組成。其中光催化反應器是光催化反應進行的場所，對光催化反應能否高效進行有決定性的影響因素。按光催化劑負載形式不同，可將其主要分為負載型光催化反應器和懸浮式光催化反應器。負載型反應器具有光催化劑易于分離的優(yōu)點，由于其催化劑顆粒得以固定，其傳質(zhì)效率受到很大限制。懸浮式光催化反應器具有傳質(zhì)效率高、光源利用率好等優(yōu)點，近年來在光催化反應器的研究中備受關(guān)注。不過懸浮式光催化反應器存在著光催化劑難以分離回收的缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為懸浮式光催化反應器提供一種光催化劑分離回收的裝置，設(shè)計出相應的無機陶瓷膜組件，并將無機陶瓷膜分離與光催化反應器進行耦合，可以實現(xiàn)光催化降解有機污染物與光催化劑分離回收的協(xié)同進行，采用空氣壓縮機在線氣頂水反沖來減輕無機陶瓷膜膜孔內(nèi)部與表面的膜污染，提高分離效率。本發(fā)明的技術(shù)方案一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，包括懸浮式光催化反應裝置和無機陶瓷膜分離裝置，懸浮式光催化反應裝置和無機陶瓷膜分離裝置上端之間通過管件連接，在其下端之間連接有高壓隔膜泵。所述的一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離技耦合的裝置，無機陶瓷膜分離裝置上連接有空氣壓縮機。所述的一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，在高壓隔膜泵和無機陶瓷膜分離裝置下端之間連接有渦旋數(shù)顯流量計和充油抗震壓力表。所述的一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，無機陶瓷膜分離裝置包括密封套筒和膜殼，密封套筒和膜殼之間通過螺紋連接，在密封套筒和膜殼之間有膜管密封圈。本發(fā)明達到的有益效果
可以實現(xiàn)光催化氧化與無機陶瓷膜分離一體化操作，克服了懸浮式光催化反應器存在著光催化劑難以分離回收的缺陷。懸浮式光催化反應裝置和無機陶瓷膜分離裝置上端之間通過管件連接，在其下端之間連接有高壓隔膜泵，反應完成后通過高壓隔膜泵，將反應混合液通過無機陶瓷膜分離裝置，小于膜孔徑的水分子及小分子物質(zhì)滲透到陶瓷膜管外側(cè)及滲透側(cè)，而大于膜孔徑的催化劑顆粒及其它大分子物質(zhì)被截留，隨截留液一起返回光催化反應器中，以此來達到對光催化劑的完全分離，實現(xiàn)了催化劑的循環(huán)利用，解決了懸浮式光催化反應器存在著光催化劑難以分離回收的缺陷；本發(fā)明采用錯流過濾方式，目的是通過錯流切向料液水流可以對陶瓷膜表面進行沖刷，帶走一部分容易清除的附著在陶瓷膜表面的光催化劑顆粒，這樣可以對陶瓷膜的污染起到減緩作用。光催化反應完全的料液進入無機陶瓷膜分離系統(tǒng)，高壓隔膜泵可以提供不同的分離壓力，渦旋數(shù)顯流量計能夠方便地測出滲透液及截留液的瞬時流量及累計流量；利用充油抗震壓力表可以方便測得無機陶瓷膜的分離壓力，并可以防止因隔膜泵的輕微震動所引起的壓力表震動，減小了壓力表的讀數(shù)誤差。密封套筒和膜殼之間通過螺紋連接，利用螺紋預緊力對陶瓷膜管進行密封，并以此來達到陶瓷膜分離裝置殼程與管程的良好密封。在線氣頂水反沖裝置主要由空氣壓縮機組成，由于納米催化劑的表面活性較高， 其對陶瓷膜管的吸附堵塞嚴重，會造成陶瓷膜滲透通量的下降，因此在開始進行催化劑分離時就開啟在線高壓氣頂水反沖，高壓氣體推動滲透液反向進入陶瓷膜管內(nèi)孔，使附著在其內(nèi)孔上的催化劑顆粒返回陶瓷膜管的截留側(cè)，再被截留液沖刷帶回反應器中。以此來達到對陶瓷膜污染的減緩；通過控制反沖壓力、反沖頻率、反沖時間及反沖周期，達到對陶瓷膜污染的最佳減緩效果。無機陶瓷膜分離裝置可以采用多通道及多管式陶瓷膜元件，達到良好的分離效果。


圖1是光催化高級氧化與無機陶瓷膜分離耦合裝置示意圖。圖2是無機陶瓷膜分離裝置剖面圖。
具體實施例方式本發(fā)明通過以下具體實例作進一步描述，但并不限制本發(fā)明。該懸浮式光催化反應器可以采用浸入式內(nèi)罩光催化反應器，光源燈管置于石英玻璃冷阱內(nèi)部，下部墊有石棉網(wǎng)防止高溫燈管直接與石英冷阱接觸，反應器頂部設(shè)有取樣口、 截留液回流接管以及氣體分布器接管，石英冷阱兩側(cè)各設(shè)有冷卻循環(huán)水接管，通過調(diào)節(jié)冷卻水流大小來控制光源及光催化反應器內(nèi)部溫度，氣體分布器置于光催化反應器底部，光催化反應時充分進行曝氣，以此來提高懸浮液中的溶氧量及催化劑的充分混合。實施例1
光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，包括懸浮式光催化反應裝置1和無機陶瓷膜分離裝置2，懸浮式光催化反應裝置包括光源、冷阱、浸入式內(nèi)罩光催化反應器、冷卻水入口(出口)、磁力攪拌器、光源電源和氣泵及氣體分布器，懸浮式光催化反應裝置1和無機陶瓷膜分離裝置2上端之間通過不銹鋼管4連接，在在其下端之間連接有高壓隔膜泵3，在以上兩個不銹鋼管上連接有閥門；無機陶瓷膜分離裝置2上連接有空氣壓縮機5，在高壓隔膜泵3和無機陶瓷膜分離裝置2下端之間連接有渦旋數(shù)顯流量計6和充油抗震壓力表7 ；無機陶瓷膜分離裝置2包括密封套筒(8)和膜殼9，密封套筒8和膜殼9之間通過螺紋連接，在密封套筒8和膜殼9之間有膜管密封圈10，在膜殼9上還有滲透液出口 13和反沖進口 12， 在滲透液出口 13接有渦旋數(shù)顯流量計和閥門。實施例2
用本發(fā)明的光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，舉例來說明使用本發(fā)明裝置的具體處理污染物的方法
(1)首先將一定量放入有機污染物污水加入到懸浮式光催化反應裝置1中，并加入光催化劑TiO2,開啟磁力攪拌器、氣泵，使光催化劑充分混合均勻；
2、開啟冷卻水，待冷卻水充滿冷阱開始冷卻后，再開啟光源電源，進行光催化反應，待有機污染物完全降解后，關(guān)閉光源電源；
3、檢查裝置中的各個閥門是否正確打開，而后開啟泵，使降解充分的懸浮液進入無機陶瓷膜分離裝置，通過調(diào)節(jié)無機陶瓷膜分離裝置出口調(diào)節(jié)閥開啟度來控制陶瓷膜分離壓力，使?jié)B透液通過滲透液接管流出殼程，截留液回流到光催化反應器中；
4、待截留液充滿陶瓷膜組件殼程后開啟空氣壓縮機，控制其壓力，在催化劑分離的同時進行在線氣頂水反沖，控制一定的反沖壓力、反沖周期及反沖時間，以此來減緩光催化劑對陶瓷膜管內(nèi)孔的堵塞和表層的吸附。5、待催化劑分離完成后，可以再加一定量的有機污染物進行下一次降解，以此來達到對催化劑的回收再利用。
權(quán)利要求
1.一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，其特征在于包括懸浮式光催化反應裝置(1)和無機陶瓷膜分離裝置(2)，懸浮式光催化反應裝置(1)和無機陶瓷膜分離裝置 (2)上端之間通過管件(4)連接，在其下端之間連接有高壓隔膜泵(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離技耦合的裝置，其特征在于無機陶瓷膜分離裝置(2)上連接有空氣壓縮機(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，其特征在于在高壓隔膜泵(5)和無機陶瓷膜分離裝置(2)下端之間連接有渦旋數(shù)顯流量計(6)和充油抗震壓力表(7)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，其特征在于無機陶瓷膜分離裝置(2)包括密封套筒(8)和膜殼(9)，密封套筒(8)和膜殼(9)之間通過螺紋連接，在密封套筒(8)和膜殼(9)之間有膜管密封圈(10)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種光催化氧化與無機陶瓷膜分離耦合的裝置，其特征在于包括懸浮式光催化反應裝置(1)和無機陶瓷膜分離裝置(2)，懸浮式光催化反應裝置(1)和無機陶瓷膜分離裝置(2)上端之間通過管件(4)連接，在其下端之間連接有高壓隔膜泵(3)，可以實現(xiàn)光催化氧化與無機陶瓷膜分離一體化操作，克服了懸浮式光催化反應器存在著光催化劑難以分離回收的缺陷。
文檔編號C02F1/72GK102515396SQ201210005219
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者尚百偉, 田蒙奎, 陶文亮 申請人:貴州大學