[实用新型]一种用于有机污染土壤的光催化修复的旋转式反应发生器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于有机污染土壤的光催化修复的装置，属于有机污染物修复技术领域。

背景技术

光催化反应是指光诱导的发生在光催化剂与其表面吸附物、或有机物之间的一种光化学反应。光催化剂主要是指一些半导体物质，它们在吸收一定波长的光线后产生光生载流子光致空穴与光生电子，光生载流子可能复合，也可能俘获催化剂表面的吸附物，产生一些活性极高的活性氧自由基或直接与表面的有机物发生氧化还原反应。

光催化反应是土壤中有机污染物非生物转化的一种重要形式，自从20世纪70年代开始这一领域的研究以来，人们进行了大量的工作。最初的光催化研究都集中于水体，后来逐步扩展到土壤表面农用化学品的降解。有机污染物在土壤中的光催化效果与在水系统中相比有很大的区别，光催化速率慢，这主要与土壤对光的阻碍效应有关，但是与在土壤中的其它迁移转化过程相比，光转化则很快，因此光催化降解是有机污染物在土壤表面降解的一种重要途径。

有机污染物在土壤表面可发生各种不同类型的光化学反应。一方面，滞留在土壤表面的某些有机污染物自身可以吸收一定波长的光子，从而利用吸收的能量发生直接光化学反应。另一方面，在光照的土壤表面可以形成大量的单线态氧，一些不能直接吸收光子能量的有机污染物与这些单线态氧可以发生光氧化反应。另外，土壤中的一些粘土矿物具有光催化活性，吸收光子后形成的光致电子和光致空穴以及由此产生的一些活性氧自由基能够将有机污染物氧化或还原。在这些光化学反应过程中，有机污染物被破坏，但土壤的结构和性质受到的影响较小而且往其中添加可能促进污染物光化学反应的快速进行，这使得光化学技术成为一种潜在的可选择的土壤修复技术。

入射光依据波长不同在土壤中的穿透深度有限，因此光化学反应只能发生在土壤表面有限的薄层内，而下层的污染物只有通过扩散迁移到光照区域后才能发生光化学反应。这是土壤中有机污染物光化学反应缓慢从而限制光化学技术在土壤修复中应用的重要原因之一。

发明内容

针对现有土壤光催化降解技术存在的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种能使污染土壤与紫外光进行充分接触的反应发生器，利用该反应发生器实现有机污染土壤的快速高效降解。

为了实现上述技术目的，本实用新型提供了一种用于有机污染土壤修复的旋转式反应发生器，该旋转式反应发生器包括操作面板、电机和旋转搅拌筒；所述旋转搅拌筒内壁设置有若干搅拌叶片，旋转搅拌筒内轴芯处设有紫外灯杆。

优选的方案，紫外灯杆外围设有石英管，所述紫外灯杆套在所述石英管内。

优选的方案，石英管体紫外线透射率为85％～90％。石英管由紫外线透射率为85％～90％的石英材料构成。

优选的方案，紫外灯杆输出功率为1071μW/cm²，主波峰254nm。

优选的方案，旋转搅拌筒筒壁上设有物料进出口。

优选的方案，电机与旋转搅拌筒之间通过齿轮承接。

优选的方案，电机及紫外灯杆由操作面板控制。电机及紫外灯杆与操作面板连接。

优选的方案，搅拌叶片呈刀刃状，焊接固定在旋转搅拌筒内壁上。

本实用新型提供的旋转式反应发生器适用于有机污染土壤的光催化修复，操作方法是将有机污染土壤与光催化剂混合，共同加入到所述旋转式反应发生器的旋转搅拌筒内；开启电机及紫外灯杆，通过电机带动旋转搅拌筒转动，使有机污染土壤利用自重连续翻滚进行混合，并在搅拌叶片作用下充分破碎及搅拌，从而使有机污染土壤与紫外光充分接触，完成有机污染土壤光催化反应。有机污染土壤的pH控制在6.3～7.5，水质量百分比含量为30％～50％；光催化剂在有机污染土壤中的掺入质量百分比含量为1％～3％；旋转搅拌筒旋转速率为40～80r/min，反应时间以8～16h为周期。

相对现有技术，本实用新型的技术方案带来的有益技术效果：

本实用新型的旋转式反应发生器能使有机污染土壤与紫外光进行充分接触，大大增强有机污染土壤的光化学反应效率，实现有机污染土壤的快速、高效修复。

本实用新型的旋转式应发生器的旋转搅拌筒内壁设有搅拌叶片，轴心设有紫外灯杆，在旋转搅拌筒旋转过程中，有机污染土壤利用自身重力连续翻滚进行混合，并在搅拌叶片作用下进行充分破碎及搅拌，使有机污染土壤均匀地分布在紫外灯照射范围内，在紫外光照射下进行光化学反应，消除空间位阻对光催化反应的影响，大大提高有机污染土壤光催化效率，缩短反应周期，实现有机污染土壤的快速、高效降解。