一種羥基自由基高效產生應用裝置及其使用方法
2023-07-23 14:28:06 1
一種羥基自由基高效產生應用裝置及其使用方法
【專利摘要】本發明公開了一種羥基自由基高效產生應用裝置及其使用方法，在外殼內套設一個兩端開口的導流筒，並在導流筒底部設置進氣管，將反應的液體加入到外殼中，並將導流筒浸沒，由進氣管向內持續注入空氣，則在導流筒內產生向上運行的氣流，液體由氣流帶動下在導流筒內部也向上運行，運行到導流筒頂部之後，在重力作用下嚮導流筒周邊分散並向下運行，並重新到達所述外殼底部，從而使液體形成經過導流筒內部及導流筒側壁與外殼側壁之間的內循環系統，使液體中的催化劑與電極板充分接觸，產生大量的羥基自由基，並使產生的羥基自由基及時地與液體中的反應材料接觸，避免羥基自由基在局部的累計造成失效，能夠有效提高羥基自由基的利用效率。
【專利說明】一種羥基自由基高效產生應用裝置及其使用方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及自由基發生裝置，更具體地說，本發明涉及一種羥基自由基高效產生應用裝置及其使用方法。
【背景技術】
[0002]羥基自由基是一種重要的活性氧，具有極強的氧化性，可以與大多數有機物發生反應將其氧化分解為二氧化碳和水。由於其具有零汙染的效果，目前主要應用在廢水處理等領域。產生羥基自由的方法主要有:電Fenton法，電解氧化法，半導體電催化法和半導體光電催化法。
[0003]羥基自由基比較活躍，存在時間極短，要發揮其作用，必須讓其在產生的同時與反應物充分混合，才能充分利用產生的羥基自由基，但是目前的羥基自由基的產生裝置中往往因為不能使羥基自由基與反應物及時充分地接觸，從而降低對羥基自由基的利用效率。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是針對現有技術的不足，提供一種羥基自由基高效產生應用裝置，能夠高效產生羥基自由基，並能夠使羥基自由基及時與反應物充分接觸，提高羥基自由基的利用率。
[0005]本發明的另一個目的是，提供一種使羥基自由基的產生及反應體系進行循環流動的方法。
[0006]本發明還有一個目的是，提供一種高效產生羥基自由基的方法。
[0007]本發明還有一個目的是，提供一種對羥基自由基進行高效利用的方法。
[0008]本發明的技術方案為:
[0009]一種羥基自由基高效產生應用裝置，包括:
[0010]外殼，其為豎直設置的一端開口的筒體；
[0011]導流筒，其為兩端開口的筒體，所述導流筒豎直套設於所述外殼內部，且所述導流筒側壁與外殼側壁之間，以及導流筒底部與外殼底部之間均設置有一定的間隔距離；
[0012]進氣管，其第一端穿過所述外殼底部並與所述外殼內部連通；
[0013]電極板，其布置於所述導流筒側壁與外殼側壁之間，所述電極板分別與直流電源的正負極相連。
[0014]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述進氣管的第一端設置有空氣分布器，所述空氣分布器上設置有多個出氣孔，所述多個出氣孔可呈直線、曲線或環形布置；所述多個出氣孔均與所述進氣管連通；
[0015]另外，所述進氣管的第二端與送風裝置連接。
[0016]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述導流筒的中軸線與所述外殼的中軸線重合設置；所述多個出氣孔以所述導流筒及外殼的中軸線為中心對稱或環繞分布；且所述空氣分布器的位置高於所述導流筒的下部邊緣。
[0017]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述外殼底部設置為球面。
[0018]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述外殼底部還設置有用於支撐所述導流筒的支架。
[0019]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述支架上的不同高度處設置有用於卡制所述導流筒的固定件，用於將所述導流筒固定於所述外殼內不同的高度。
[0020]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述電極板為兩個，並在外殼內對稱布置，所述電極板可為石墨板、平板鐵、不鏽鋼、鉑金或充氧的碳一聚四氯乙烯；與所述電極板連接的直流電源的電流強度為lmA-10A。
[0021]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述外殼及導流筒均設置為中空的圓柱體，所述外殼的高徑比為1: 1-10: I ;所述外殼底部球面半徑與外殼的半徑比為1: 1-10: I ;所述導流筒直徑與外殼直徑比為1: 2-1: 10;所述導流筒高度不超過所述外殼高度的4/5。
[0022]一種羥基自由基高效產生應用裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0023]步驟一、向所述外殼內加入一定量的無機鹽溶液及用於產生羥基自由基的催化劑，並使液面高於所述電極板及導流筒的上部邊緣；
[0024]步驟二、接通所述直流電源，並啟動所述送風裝置，外殼內液體在氣體帶動下形成貫通導流筒及導流筒與外殼之間間隔的內部循環，並在液體的循環流動中催化劑與電極板接觸產生羥基自由基。
[0025]優選的是，所述的羥基自由基高效產生應用裝置的使用方法中，所述無機鹽濃度為1-50% (w/v)，所述外殼內總裝液量為外殼體積的60% -90%;所述催化劑的用量為總裝液量的 1% -80% (w/v) ο
[0026]本發明至少包括以下有益效果:首先，通過在外殼內套設一個兩端開口的導流筒，將外殼內部分隔為內、外兩層相互連通的空間，並在導流筒底部設置進氣管，將反應的液體加入到外殼中，並將所述導流筒浸沒，由進氣管向內持續注入空氣，則在導流筒內產生向上運行的氣流，液體由氣流帶動下在導流筒內部也向上運行，運行到導流筒頂部之後，在重力作用下嚮導流筒周邊分散並向下運行，並重新到達所述外殼底部，從而使液體形成經過導流筒內部及導流筒側壁與外殼側壁之間的內循環系統，液體在循環往復的流動中，一方面，會使液體中的催化劑與電極板充分接觸，產生大量的羥基自由基；另一方面，會使產生的羥基自由基及時地與液體中的反應材料接觸，避免羥基自由基在局部的累計造成失效，能夠有效提尚輕基自由基的利用效率。
[0027]另外，通過在進氣管的第一端設置帶有多個出氣孔的空氣分布器，可使進入的氣體通過多個出氣孔分散成多個氣泡，並在導流筒內均勻分布，從而使向上運行的氣流更加平穩，還能夠適當減小單個氣泡的體積，避免體積較大的氣泡到達液面時產生爆沸現象。同時，通過在外殼底部設置帶有固定件的支架，可將導流筒牢固地固定於外殼內部，並可方便地調節導流筒的高度，以適應不同的需要。
[0028]最後，本發明通過將外殼底部設置為球面，使外殼的側壁和底面之間可連接構成光滑的無稜角的弧面，不僅能夠促進液體的循環流動，而且能夠有效防止物料在底部的沉澱與堆積。
[0029]本發明的其它優點、目標和特徵將部分通過下面的說明體現，部分還將通過對本發明的研宄和實踐而為本領域的技術人員所理解。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]圖1為本發明所述的羥基自由基高效產生應用裝置的結構示意圖；
[0031]圖2為本發明所述的羥基自由基高效產生應用裝置中液體的循環流動示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結合附圖對本發明做詳細說明，以令本領域普通技術人員參閱本說明書後能夠據以實施。
[0033]如圖1所示，一種羥基自由基高效產生應用裝置，包括:
[0034]外殼I，其為豎直設置的一端開口的筒體；
[0035]導流筒2，其為兩端開口的筒體，所述導流筒2豎直套設於所述外殼I內部，且所述導流筒2側壁與外殼I側壁之間，以及導流筒2底部與外殼I底部之間均設置有一定的間隔距離；
[0036]進氣管3，其第一端穿過所述外殼I底部並與所述外殼I內部連通；
[0037]電極板7，其布置於所述導流筒2側壁與外殼I側壁之間，所述電極板7分別與直流電源的正負極相連。
[0038]通過在外殼I內套設一個兩端開口的導流筒2，將外殼I內部分隔為內、夕卜兩層相互連通的空間，並在導流筒2底部設置進氣管3，將反應的液體加入到外殼I中，並將所述導流筒2浸沒，如圖2所示，由進氣管3向內持續注入空氣，則在導流筒2內產生向上運行的氣流，氣體上升至液面處由外殼I頂部排出，液體由氣流帶動下在導流筒2內部也向上運行，運行到導流筒2頂部之後，在重力作用下嚮導流筒2周邊分散並向下運行，並重新到達所述外殼I底部，並通過導流筒2底部重新進入導流筒2內向上運行，從而使液體形成經過導流筒2內部及導流筒2側壁與外殼I側壁之間的內循環系統，液體在循環往復的流動中，一方面，會使液體中的催化劑與電極板7充分接觸，產生大量的羥基自由基；另一方面，會使產生的羥基自由基及時地與液體中的反應材料接觸，避免羥基自由基在局部的累計造成失效，能夠有效提尚輕基自由基的利用效率。
[0039]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述進氣管3的第一端設置有空氣分布器4，所述空氣分布器4上設置有多個出氣孔5，所述多個出氣孔5可呈直線、曲線或環形布置；所述多個出氣孔5均與所述進氣管3連通。通過在進氣管3的第一端設置帶有多個出氣孔5的空氣分布器4，可使進入導流筒2的氣體通過多個出氣孔5分散成多個氣泡，並在導流筒2內均勻分布，從而使向上運行的氣流更加平穩，還能夠適當減小單個氣泡的體積，避免體積較大的氣泡到達液面時產生爆沸現象。
[0040]另外，所述進氣管3的第二端與送風裝置連接，所述送風裝置可以為鼓風機或空壓機等，由送風裝置持續地以一定的速率向外殼I底部通入空氣，並形成相上運行的氣流。
[0041]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述導流筒2的中軸線與所述外殼I的中軸線重合設置，使導流筒2設置在外殼I的中部，並與外殼I的側壁平行；所述多個出氣孔5以所述導流筒2及外殼I的中軸線為中心對稱或環繞分布，使氣泡在導流筒2內均勻分布；且所述空氣分布器4的位置高於所述導流筒2的下部邊緣，使氣泡能夠在導流筒2內部產生並沿導流筒2向上運行，形成帶動導流筒2內液體向上運行的平穩的氣流，從而保證外殼I內的液體保持內循環狀態。
[0042]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述外殼I底部設置為球面。所述外殼I內壁和所述球面的內壁均設置為光滑的表面，並且外殼I的側壁和底面之間通過焊接或鉚接構成光滑的無稜角的弧面，不僅能夠促進液體的循環流動，而且能夠有效防止物料在底部的沉澱與堆積。
[0043]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述外殼I底部還設置有用於支撐所述導流筒2的支架6。所述支架6可放置於外殼I底部，或可通過焊接或卡制的方式與所述外殼I底部固定連接，用於將導流筒2固定。
[0044]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述支架6上的不同高度處設置有用於卡制所述導流筒2的固定件，用於將所述導流筒2固定於所述外殼I內不同的高度。所述固定件可以為多個卡環，可將導流筒2放置於支架6不同的高度處，並通過固定件進行卡制，從而對導流筒2進行固定，並且可方便進行高度調節，以適應不同的需要。
[0045]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述電極板7為兩個，並在外殼I內對稱布置，所述電極板7可為石墨板、平板鐵、不鏽鋼、鉑金或充氧的碳一聚四氯乙烯等材料，當選用石墨板作為電極板時兩個電極板可以是相同的，既均為石墨電極；與所述電極板7連接的直流電源的電流強度為lmA-10A。
[0046]所述的羥基自由基高效產生應用裝置中，所述外殼I及導流筒2均設置為中空的圓柱體，所述外殼I的高徑比為1: 1-10: I ;所述外殼I底部球面半徑與外殼I的半徑比為1: 1-10: I ;所述導流筒2直徑與外殼I直徑比為1: 2-1: 10;所述導流筒2高度不超過所述外殼I高度的4/5。
[0047]一種羥基自由基高效產生應用裝置的使用方法，包括以下步驟:
[0048]步驟一、向所述外殼I內加入一定量的無機鹽溶液及用於產生羥基自由基的催化劑，所述外殼I內總裝液量為外殼I體積的60% -90%,並使液面高於所述電極板7及導流筒2的上部邊緣。所述的無機鹽溶液可為NaCl、KC1或NaNO3溶液等，所述無機鹽溶液的濃度為1-50% (w/v)，所述催化劑一般為炭基材料、芬頓試劑或過渡金屬等，所述催化劑的用量為總裝液量的1% -80% (w/v)。
[0049]步驟二、接通所述直流電源，並啟動所述送風裝置，外殼I內液體在氣流帶動下形成貫通導流筒2及導流筒2與外殼I之間間隔的內部循環，在液體的循環流動中，液體中的催化劑與電極板7接觸，在電場力作用下產生羥基自由基，並在液體的循環流動狀態下，所產生的羥基自由基與液體中的反應物充分接觸，產生氧化分解作用。
[0050]儘管本發明的實施方案已公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
【權利要求】
1.一種羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，包括: 外殼，其為豎直設置的一端開口的筒體； 導流筒，其為兩端開口的筒體，所述導流筒豎直套設於所述外殼內部，且所述導流筒側壁與外殼側壁之間，以及導流筒底部與外殼底部之間均設置有一定的間隔距離； 進氣管，其第一端穿過所述外殼底部並與所述外殼內部連通； 電極板，其布置於所述導流筒側壁與外殼側壁之間，所述電極板分別與直流電源的正負極相連。
2.如權利要求1所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述進氣管的第一端設置有空氣分布器，所述空氣分布器上設置有多個出氣孔，所述多個出氣孔可呈直線、曲線或環形布置；所述多個出氣孔均與所述進氣管連通； 另外，所述進氣管的第二端與送風裝置連接。
3.如權利要求2所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述導流筒的中軸線與所述外殼的中軸線重合設置；所述多個出氣孔以所述導流筒及外殼的中軸線為中心對稱或環繞分布；且所述空氣分布器的位置高於所述導流筒的下部邊緣。
4.如權利要求1所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述外殼底部設置為球面。
5.如權利要求1所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述外殼底部還設置有用於支撐所述導流筒的支架。
6.如權利要求5所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述支架上的不同高度處設置有用於卡制所述導流筒的固定件，用於將所述導流筒固定於所述外殼內不同的高度。
7.如權利要求1所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述電極板為兩個，並在外殼內對稱布置，所述電極板可為石墨板、平板鐵、不鏽鋼、鉑金或充氧的碳-聚四氯乙烯；與所述電極板連接的直流電源的電流強度為ImA-lOA。
8.如權利要求1所述的羥基自由基高效產生應用裝置，其特徵在於，所述外殼及導流筒均設置為中空的圓柱體，所述外殼的高徑比為1: 1-10: I ;所述外殼底部球面半徑與外殼的半徑比為1: 1-10: I ;所述導流筒直徑與外殼直徑比為1: 2-1: 10;所述導流筒高度不超過所述外殼高度的4/5。
9.一種如權利要求1-8中任一項所述的羥基自由基高效產生應用裝置的使用方法，其特徵在於，包括以下步驟: 步驟一、向所述外殼內加入一定量的無機鹽溶液及用於產生羥基自由基的催化劑，並使液面高於所述電極板及導流筒的上部邊緣； 步驟二、接通所述直流電源，並啟動所述送風裝置，外殼內液體在氣流帶動下形成貫通導流筒及導流筒與外殼之間間隔的內部循環，並在液體的循環流動中催化劑與電極板接觸廣生輕基自由基。
10.如權利要求9所述的羥基自由基高效產生應用裝置的使用方法，其特徵在於，所述無機鹽濃度為1-50% (w/v)，所述外殼內總裝液量為外殼體積的60% -90%;所述催化劑的用量為總裝液量的1% -80% (w/v)。
【文檔編號】C02F1/72GK104496003SQ201410771035
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月12日 優先權日:2014年12月12日
【發明者】李晨, 張東遠, 高樂, 赫榮琳, 王海軍, 陳樹林 申請人:中國科學院天津工業生物技術研究所