[发明专利]超声波雾化高压放电联合臭氧紫外氧化消解装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于水质在线监测的水样氧化消解装置，尤其是一种超声波雾化高压放电联合臭氧紫外氧化消解装置。

背景技术

湖泊、水库水体富营养化日趋严重，与水体中氮、磷的含量密切相关。水体中氮、磷的含量过高，会引起各种水生植物的异常繁殖和生长，太湖、巢湖等地都曾发生过大规模蓝藻爆发事件。

目前对水样中氮磷等物质含量的检测，主要采用实验室人工分析的方法：首先选用某种氧化消解方法，把有机物消解，并把水样中各种价态的待检测元素氧化成统一的最高价态形式，然后利用各种元素离子对紫外吸收光谱特性的不同，用紫外分光光度计检测出待测物质含量。其中对水样的氧化消解方法，目前主要有以下两种方法：

1.添加氧化剂方法

(1)添加过硫酸钾法

对于水样中总氮的测定，国家标准(GB 11894-89)《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(GB 11894-89)中规定，在120℃-124℃的碱性介质条件下，用过硫酸钾作氧化剂，不仅可将水样中的氨氮和亚硝酸盐氮氧化为硝酸盐，同时将水样中大部分有机氮化合物氧化为硝酸盐。这种方法需要大量消耗过硫酸钾试剂，对试剂的存储使用难以控制，操作复杂，效率低下。

(2)添加臭氧法

臭氧是一种强氧化剂，氧化电势为2.07V，与有机物反应速度快。臭氧通过曝气或射流的方法与水样混合，能与水中各种形态存在的污染物质起反应，将复杂的有机物转化成为简单化合物，并逐步将低价态离子氧化到高价态形式。臭氧在水中的的溶解度较低，难以充分发挥氧化消解作用。通常所用的高压放电式臭氧发生器产生的臭氧会混有氮氧化合物，无法用于水质中氮元素检测。

(3)添加过氧化氢法

过氧化氢是一种无色黏稠的液体，它的水溶液俗称双氧水，也是水处理中常用的强氧化剂，氧化电势为1.77V，能氧化水中的无机和有机污染物。过氧化氢化学性质不稳定，一般以30％或60％的水溶液形式存放，过氧化氢的储藏和使用过程都不容易控制，难以适用于现场检测。

2.电解氧化方法

废水电解处理法是废水化学处理法之一种。应用电解的基本原理，使水样中有害物质通过电解转化成为无害物质以实现净化的方法。废水电解处理包括电极表面电化学作用、间接氧化和间接还原，以及电絮凝等过程，分别以不同的作用去除废水中的污染物。缺点在于在处理大量废水时电耗和电极金属的消耗量较大，分离的沉淀物不易处理利用。同时还会在溶液中产生金属阳离子干扰，难以适用于水质检测。

近年来，还出现了一些采用自动化技术设计制造的新型水质分析检测设备，它们仅仅是在传统的实验室分析方法上加入了自动化的手段，如自动进样，自动采样分析等，但是这些设备的核心仍然是传统的实验室方法，需要定期添加化学试剂，且易受干扰，稳定性差，并不能真正脱离人工，实现实时在线氧化消解。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种超声波雾化高压放电联合臭氧紫外氧化消解装置，特别适用于环境水质在线连续检测系统中的水处理，采用一种超声波雾化、高压电晕与臭氧、紫外联合作用的氧化方法。

按照本发明提供的技术方案，所述超声波雾化高压放电联合臭氧紫外氧化消解装置包括：超声波雾化反应室，第二紫外灯固定于超声波雾化反应室的外侧，超声波雾化反应室的进水口连接第二蠕动泵的出口，超声波雾化反应室的进气口连接循环气泵的出气口，超声波雾化反应室的雾气出口接至第二石英螺旋管的上端入口，第二石英螺旋管的下端出口接至高压放电反应室的进水管，高压放电反应室的气体出口利用三通结构接至循环气泵的进气口和第一石英螺旋管下端开口，第一石英螺旋管下端开口同时还连接至第二蠕动泵，第一石英螺旋管的上端开口用于注入水样和排出尾气，第一紫外灯悬挂固定于第一石英螺旋管的螺旋中央，高压放电反应室的水样出口接至第三石英螺旋管的上端开口，第三石英螺旋管的下端出口接至臭氧发生器的输出端并通过第三蠕动泵导出氧化消解完成后水样。

所述超声波雾化反应室包括石英玻璃反应器，石英玻璃反应器下端连接雾化头并与雾化头的雾化片之间密封。

所述雾化头振动频率1.65MHz，雾化量：300-350ml/H。雾化头的雾化片直径20mm。

所述第一石英螺旋管的上端开口通过第一蠕动泵连接注入的水样。

所述循环气泵内部管路用硅橡胶涂布。