申請日2016.04.29

　　公開(公告)日2016.07.27

　　IPC分類號C02F1/30; C02F1/72; C02F101/30

　　摘要

　　本發(fā)明涉及水凈化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波催化氧化水處理裝置，包括管本體、連接于管本體進水端的微波發(fā)射器、設(shè)于管本體內(nèi)的波導(dǎo)管以及套設(shè)于管本體和波導(dǎo)管之間的催化空心柱，波導(dǎo)管與微波發(fā)射器連通，另一端密封，波導(dǎo)管的外壁面與催化空心柱的內(nèi)壁面之間設(shè)有第一水流通道，催化空心柱的外壁面與管本體的內(nèi)壁面之間設(shè)有第二水流通道，第二水流通道連接有出水口，管本體進水端設(shè)有進水口和氧化劑加入口，進水口和氧化劑加入口均與波導(dǎo)管連通，波導(dǎo)管的壁面開設(shè)有連通波導(dǎo)管與第一水流通道的波導(dǎo)通孔，催化空心柱的柱壁開設(shè)有連通第一水流通道與第二水流通道的催化通孔。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，凈化效果好。

　　權(quán)利要求書

　　1.一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：包括管本體、連接于管本體進水端的微波發(fā)射器、設(shè)于管本體內(nèi)的波導(dǎo)管以及套設(shè)于管本體和波導(dǎo)管之間的催化空心柱，波導(dǎo)管與微波發(fā)射器連通，另一端密封，波導(dǎo)管的外壁面與催化空心柱的內(nèi)壁面之間設(shè)有第一水流通道，催化空心柱的外壁面與管本體的內(nèi)壁面之間設(shè)有第二水流通道，第二水流通道連接有出水口，管本體進水端設(shè)有進水口和氧化劑加入口，進水口和氧化劑加入口均與波導(dǎo)管連通，波導(dǎo)管的壁面開設(shè)有連通波導(dǎo)管與第一水流通道的波導(dǎo)通孔，催化空心柱的柱壁開設(shè)有連通第一水流通道與第二水流通道的催化通孔。

　　2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：所述催化空心柱包括中空的不銹鋼絲網(wǎng)柱體和附著于不銹鋼絲網(wǎng)柱體壁面的固體催化劑層。

　　3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：所述催化空心柱包括中空的陶瓷柱體和附著于陶瓷柱體柱面的固體催化劑層。

　　4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：所述波導(dǎo)管的外壁面與催化空心柱的內(nèi)壁面的距離為1-5cm;所述管本體的內(nèi)壁面與催化空心柱的外壁面的距離為1-5cm。

　　5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：所述不銹鋼絲網(wǎng)柱體的絲網(wǎng)目數(shù)為20-1000，所述管本體的內(nèi)徑為120-200mm，所述管本體設(shè)有支架。

　　6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：所述管本體的內(nèi)壁面設(shè)有螺紋凹槽，螺紋凹槽的螺距為8-12mm。

　　7.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的一種微波催化氧化水處理裝置，其特征在于：所述固體催化劑層由石墨烯、碳化硅、SiO2、Al2O3中的至少一種與金屬氧化物混合壓合而成，所述金屬氧化物包括Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Mo、Zn的金屬氧化物中的至少一種。

　　8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項所述的應(yīng)用于該微波催化氧化水處理裝置的使用方法，其特征在于：包括以下步驟：A、檢測待處理氧化水中的有機物雜質(zhì)含量;B、啟動微波發(fā)射器，同時通過進水口通入待處理氧化水，通過氧化劑加入口添加氧化劑;C、取出水口流出的潔凈氧化水樣品，檢測氧化水中的有機物含量，并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整氧化劑的加入量和微波發(fā)射器的功率大小，直至檢測得到的潔凈氧化水樣品中的有機物含量達到最低值。

　　9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于該微波催化氧化水處理裝置的使用方法，其特征在于：所述氧化劑為雙氧水、二氧化氯、次氯酸鈉、高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、空氣和臭氧中的一種或兩種以上的混合物。

　　10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的應(yīng)用于該微波催化氧化水處理裝置的使用方法，其特征在于：所述氧化劑加入量和有機物含量的摩爾質(zhì)量比為0.2-6:1。

　　說明書

　　一種微波催化氧化水處理裝置

　　技術(shù)領(lǐng)域

　　本發(fā)明涉及水凈化設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種微波催化氧化水處理裝置。

　　背景技術(shù)

　　微波是一種電磁波，電磁波包括電場和磁場，電場使帶電粒子開始運動而具有動力，由于帶電粒子的運動從而使極化粒子進一步極化，帶電粒子的運動方向快速變化，從而發(fā)生相互碰撞摩擦使其自身溫度升高。這就是微波加熱的基本原理。

　　許多有機污染物不能直接明顯地吸收微波，但將高強度短脈沖微波輻射聚焦到含有某種“物質(zhì)”(如鐵磁性金屬)的固體催化劑床表面上，由于表面金屬點位與微波能的強烈作用，微波能將被轉(zhuǎn)變成熱能，從而使固體催化劑床表面上的某些表面點位選擇性地被很快加熱至很高溫度。盡管反應(yīng)器中的物料不會被微波直接加熱，但當(dāng)它們與受激發(fā)的表面點位接觸時可發(fā)生反應(yīng)。這就是微波誘導(dǎo)催化反應(yīng)的基本原理，把有機廢水和空氣通進裝有固體催化劑床的微波反應(yīng)設(shè)備中，就能快速氧化分解有機物，從而使污水得到凈化。

　　當(dāng)前市面的微波凈化廢水裝置普遍功能單一，凈化效果一般。

　　發(fā)明內(nèi)容

　　為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本發(fā)明的目的在于提供一種微波催化氧化水處理裝置，該處理裝置，結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，凈化效果好。

　　本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：一種微波催化氧化水處理裝置，包括管本體、連接于管本體進水端的微波發(fā)射器、設(shè)于管本體內(nèi)的波導(dǎo)管以及套設(shè)于管本體和波導(dǎo)管之間的催化空心柱，波導(dǎo)管與微波發(fā)射器連通，另一端密封，波導(dǎo)管的外壁面與催化空心柱的內(nèi)壁面之間設(shè)有第一水流通道，催化空心柱的外壁面與管本體的內(nèi)壁面之間設(shè)有第二水流通道，第二水流通道連接有出水口，管本體進水端設(shè)有進水口和氧化劑加入口，進水口和氧化劑加入口均與波導(dǎo)管連通，波導(dǎo)管的壁面開設(shè)有連通波導(dǎo)管與第一水流通道的波導(dǎo)通孔，催化空心柱的柱壁開設(shè)有連通第一水流通道與第二水流通道的催化通孔。

　　本發(fā)明的結(jié)構(gòu)密封性好，微波不會發(fā)生泄漏，從而有效地保證了本發(fā)明的水凈化效率;本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，長期使用之后只需要更換催化空心柱便可繼續(xù)使用，維護方便;本發(fā)明的催化部件為催化空心柱，耐沖刷性能好，催化劑不易流失，催化空心柱使用壽命長;本發(fā)明可以根據(jù)水的有機物含量大小調(diào)節(jié)微波發(fā)射器的功率，從而適應(yīng)不同的水的處理，對各種污水的適應(yīng)性強;本發(fā)明的波導(dǎo)管的壁面開設(shè)有波導(dǎo)通孔，催化空心柱的壁面開設(shè)有催化通孔，能夠確保水流的通過的流暢性，水的通過速度快，凈化效率高，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銹鋼絲網(wǎng)柱體和附著于不銹鋼絲網(wǎng)柱體壁面的固體催化劑層。本發(fā)明的固體催化劑層附著于不銹鋼絲網(wǎng)柱體的內(nèi)壁和外壁，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不易掉落，耐沖刷性能好，固體催化劑不易流失，很好地保證了本發(fā)明的水的凈化效率。

　　其中，所述催化空心柱包括中空的陶瓷柱體和附著于陶瓷柱體柱面的固體催化劑層。本發(fā)明的固體催化劑層附著于陶瓷柱體的壁面，體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性好，不易掉落，耐沖刷性能好，固體催化劑不易流失，很好地保證了本發(fā)明的水的凈化效率。

　　其中，所述波導(dǎo)管的外壁面與催化空心柱的內(nèi)壁面的距離為1-5cm，所述管本體的內(nèi)壁面與催化空心柱的外壁面的距離為1-5cm。波導(dǎo)管的外壁面與催化空心柱的內(nèi)壁面的距離設(shè)計合理，能夠確保微波有效地輻射到催化空心柱上的催化劑，協(xié)同催化氧化分解污染物;管本體的內(nèi)壁面與催化空心柱的外壁面的距離設(shè)計合理，能夠確保處理完成的水順暢流出。

　　其中，所述不銹鋼絲網(wǎng)柱體的絲網(wǎng)目數(shù)為20-1000，所述管本體的內(nèi)徑為120-200mm，所述管本體設(shè)有支架。不銹鋼絲網(wǎng)柱體的絲網(wǎng)目數(shù)設(shè)計合理，目數(shù)過小則不利于固體催化劑層的附著，目數(shù)過小則透水性差，容易發(fā)生堵塞現(xiàn)象。

　　其中，所述管本體的內(nèi)壁面設(shè)有螺紋凹槽，螺紋凹槽的螺距為8-12mm。螺紋凹槽的設(shè)計使得流經(jīng)第二水流通道內(nèi)的水能夠自動形成螺紋狀的水流，加快處理完成的水的流出，防止堵塞或者逆流現(xiàn)象的發(fā)生。

　　其中，所述單個波導(dǎo)通孔的橫截面大小為0.5-5cm2,數(shù)量為500-2000個/m2,波導(dǎo)通孔均布設(shè)置;所述催化通孔的橫截面大小為0.2-2cm2,數(shù)量為1000-2000個/m2,催化通孔均布設(shè)置。所述單個波導(dǎo)通孔的橫截面大小為2cm2,數(shù)量為600個/m2,波導(dǎo)通孔均布設(shè)置;所述催化通孔的橫截面大小為0.7cm2,數(shù)量為1500個/m2,催化通孔均布設(shè)置。本發(fā)明的波導(dǎo)通孔的橫截面積相對較大，從每個波導(dǎo)通孔流出的微波都具有較高的強度，能夠迅速激活固體催化劑層表面對應(yīng)的點位，使得對應(yīng)的點位迅速升溫，催化氧化水中的有機物，使其迅速分解為易降解的小分子有機物，甚至徹底分解成CO2或H2O，有效地增強了本發(fā)明的凈化效率;波導(dǎo)通孔和催化通孔的橫截面積大小以及數(shù)量設(shè)計合理，水流順暢，使得本發(fā)明的催化空心柱不易發(fā)生堵塞現(xiàn)象，確保催化氧化凈化處理水能夠高效進行。

　　其中，所述固體催化劑層由石墨烯、碳化硅、SiO2、Al2O3中的至少一種與金屬氧化物混合壓合而成，所述金屬氧化物包括Fe、Mn、Cu、Co、Ni、Mo、Zn的金屬氧化物中的至少一種。

　　其中，所述固體催化劑層采用的材料為Fe2O3、CuO、NiO、石墨烯和碳化硅以質(zhì)量比1:1-3:1：1:1組成的混合物。采用Fe2O3、CuO、NiO、石墨烯和碳化硅以質(zhì)量比1:1-3:1：1:1組成的混合物作為固體催化劑層的材質(zhì)，與微波的感應(yīng)敏感度高，固體催化劑層的表面點位的升溫速度快，與氧化劑配合催化氧化處理水中的有機物的反應(yīng)速度快，凈化效率高，且凈化率高。

　　其中，所述固體催化劑層采用的材料為Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以質(zhì)量比1:1-2:2-4：1:1組成的混合物。采用Mn2O5、CoO、ZnO、SiO2和Al2O3以質(zhì)量比1:1-2:2-4：1:1組成的混合物作為固體催化劑層的材質(zhì)，與微波的感應(yīng)敏感度高，固體催化劑層的表面點位的升溫速度快，與氧化劑配合催化氧化處理水中的有機物的反應(yīng)速度快，凈化效率高，且凈化率高。

　　應(yīng)用于該微波催化氧化水處理裝置的使用方法，包括以下步驟：A、檢測待處理氧化水中的有機物雜質(zhì)含量;B、啟動微波發(fā)射器，同時通過進水口通入待處理氧化水，通過氧化劑加入口添加氧化劑;C、取出水口流出的潔凈氧化水樣品，檢測氧化水中的有機物含量，并根據(jù)檢測結(jié)果及時調(diào)整氧化劑的加入量和微波發(fā)射器的功率大小，直至檢測得到的潔凈氧化水樣品中的有機物含量達到最低值。

　　本發(fā)明的使用方法能夠根據(jù)水的凈化情況及時有效地調(diào)整氧化劑的加入量，確保水能夠達到最大的凈化潔凈度，同時合理地控制氧化劑的加入量，避免氧化劑的浪費，節(jié)約了運行成本。

　　其中，所述氧化劑為雙氧水、二氧化氯、次氯酸鈉、高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、空氣和臭氧中的一種或兩種以上的混合物。

　　其中，所述氧化劑為雙氧水、二氧化氯和次氯酸鈉以摩爾質(zhì)量比1:2-4：1組成的混合物。采用雙氧水、二氧化氯和次氯酸鈉以摩爾質(zhì)量比1:2-4：1組成的混合物作為氧化劑，氧化處理有機雜質(zhì)的氧化性能好，氧化效率高，凈化率高，且成本低。

　　其中，所述氧化劑為高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、空氣和臭氧以摩爾質(zhì)量比1:1:2-4:1-2組成的混合物。采用高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、空氣和臭氧以摩爾質(zhì)量比1:1:2-4:1-2組成的混合物作為氧化劑，氧化處理有機雜質(zhì)的氧化性能好，氧化效率高，凈化率高，氧氣配合高鐵酸鈉、高鐵酸鉀、和臭氧使用，有效地降低了氧化劑的成本，處理裝置的運行成本低。

　　其中，所述氧化劑加入量和有機物含量的摩爾質(zhì)量比為0.2-6:1。本發(fā)明的氧化劑的加入量是根據(jù)待處理水中的有機物含量確定的，能夠有效地確定不同的待處理水的氧化劑的加入量，在確保待處理水能夠得到最大程度上的凈化的同時有效地節(jié)約氧化劑的用量，節(jié)約處理裝置的運行成本。

　　在本發(fā)明的實際使用過程中，微波發(fā)射器發(fā)射的微波，微波經(jīng)波導(dǎo)管從波導(dǎo)通孔流出與催化空心柱的內(nèi)壁面發(fā)生反應(yīng)，使得催化空心柱的壁面部分點位達到較高溫度;待處理水從進水口進入處理裝置內(nèi)，氧化劑從氧化劑加入口進入處理裝置內(nèi)，水與氧化劑迅速混合，進入波導(dǎo)管經(jīng)過微波發(fā)射器發(fā)射的微波強化后，進入第一水流通道與催化空心柱的壁面的較高溫度的點位發(fā)生反應(yīng)，水中的有機物被分解成易降解的小分子有機物，甚至徹底分解成CO2或H2O，處理后的水穿過催化空心柱經(jīng)第二水流通道離開處理裝置。

　　本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明的結(jié)構(gòu)密封性好，微波不會發(fā)生泄漏，從而有效地保證了本發(fā)明的水凈化效率;本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，長期使用之后只需要更換催化空心柱便可繼續(xù)使用，維護方便;本發(fā)明的催化部件為催化空心柱，耐沖刷性能好，催化劑不易流失，催化空心柱使用壽命長;本發(fā)明可以根據(jù)水的有機物含量大小調(diào)節(jié)微波發(fā)射器的功率，從而適應(yīng)不同的水的處理，對各種污水的適應(yīng)性強;本發(fā)明的波導(dǎo)管的管壁開設(shè)有波導(dǎo)通孔，催化空心柱的柱壁開設(shè)有催化通孔，能夠確保水流的通過的流暢性，水的通過速度快，凈化效率高，且催化空心柱不易堵塞