CZ18323U1 - Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami - Google Patents
Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami Download PDFInfo
- Publication number
- CZ18323U1 CZ18323U1 CZ200719513U CZ200719513U CZ18323U1 CZ 18323 U1 CZ18323 U1 CZ 18323U1 CZ 200719513 U CZ200719513 U CZ 200719513U CZ 200719513 U CZ200719513 U CZ 200719513U CZ 18323 U1 CZ18323 U1 CZ 18323U1
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- water
- flow
- panel
- tube
- photocatalytic
- Prior art date
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 41
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 title claims description 35
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims description 21
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 9
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 8
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 8
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 6
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 6
- 239000008213 purified water Substances 0.000 claims description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims description 3
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 3
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 2
- 230000001706 oxygenating effect Effects 0.000 claims 1
- 238000013032 photocatalytic reaction Methods 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 6
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 3
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 3
- VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N methane;hydrate Chemical compound C.O VUZPPFZMUPKLLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 2
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 2
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 239000002920 hazardous waste Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/20—Controlling water pollution; Waste water treatment
- Y02A20/208—Off-grid powered water treatment
- Y02A20/212—Solar-powered wastewater sewage treatment, e.g. spray evaporation
Landscapes
- Catalysts (AREA)
- Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)
Description
Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami
Oblast techniky
Technické řešení se týká zařízení pro fotokatalytické čištění vody kontaminované organickými látkami, a to jejich rozkladem na jednoduché ekologicky nezávadné nebo málo závadné látky, především na oxid uhličitý, vodu a anorganické soli.
Dosavadní stav techniky
Použití fotokatalýzy je velmi účinný postup pro čištění vody kontaminované organickými látkami. Fotokatalytický rozklad organických látek je založen na současném působení energie světla (umělého nebo slunečního) a katalytických chemických reakcí, přičemž v konečném důsledku je organická látka zcela rozložena na oxid uhličitý, vodu a některé další anorganické sloučeniny. Předností fotokatalytické dekontaminace je to, že tento proces není závislý na použití dalších chemických sloučenin a že nevznikají další nebezpečné odpady, které je nutno likvidovat. Navíc, postup je velice univerzální pro rozličné organické sloučeniny.
Většina současných fotokatalytických reaktorů je založená na využití umělého zdroje světla, a to především ultrafialového záření. Provoz takového typu zařízení je energeticky dosti náročný. Proto současný vývoj je nasměrován na přednostní využití obnovitelných zdrojů energie, a to slunečního záření. Efektivita takového typu fotokatalytického reaktoru je mimo jiné závislá na ploše absorbující sluneční světlo, proto takový reaktor je obvykle realizován ve formě panelů.
Existují rozličná technická řešení fotokatalytických panelových reaktorů pro čištění kontaminovaných vod, ale naprostá většina z nich je založena na principu využití fotokatalyzátoru ve formě suspenze s čištěnou vodou. Takový systém je docela jednoduchý a efektivní, významnou nevýhodou je však nutnost separace katalyzátoru z reakční směsi a jeho následné recyklace, což s ohledem na velikost částic katalyzátoru v řádu desítek nanometrů je velice obtížně proveditelné a vyžaduje poměrně složité a zdlouhavé postupy.
Podstata technického řešení
Výše uvedené nedostatky odstraňuje navrhované zařízení pro fotokatalytické čištění vod kontaminovaných organickými látkami, které je založeno na principu fixovaného fotokatalyzátoru. Zařízení je řešeno jako průtočný fotokatalytický panelový reaktor využívající jako zdroj energie především sluneční záření. Jelikož efektivita procesu fotokatalytického rozkladu kontaminantů je závislá především na době procesu a na intenzitě kontaktu kontaminované vody a katalyzátoru, je vhodná co největší plocha katalyzátoru, dále dostatečně dlouhá doba zdržení kontaminované vody v reaktoru a dostatečně intenzivní průtok, který zabezpečuje výměnu kontaktních ploch mezi vodou a katalyzátorem. Zvýšení kontaktní plochy lze dosáhnout snížením vrstvy vody, kdežto zvýšení průtoku při současném zvýšení doby zdržení čištěné vody v reaktoru lze dosáhnout prodloužením celkové průtočné dráhy. Toto je v navrženém řešení dosaženo použitím reakční nádrže ve formě dostatečně tenké a dlouhé trubky. Dle vlastních experimentálních údajů z hlediska technologické proveditelnosti je vhodný průměr trubky v rozmezí 0,5 až 2,5 cm a vhodnou délkou trubky z hlediska účinnosti procesuje délka převyšující minimálně 10 000-násobek jejího průměru. Taková trubka je pro větší kompaktnost a usnadnění rovnoměrného průtoku vody uložená na panelu do těsných vodorovně orientovaných řad propojených na okraji panelu ohybem, přičemž jeden konec této trubky je připojen na odtokovou nádrž dodávající kontaminovanou vodu a druhý konec je připojen prostřednictvím průtoku vody regulujícího kohoutku na přítokovou nádrž pro sběr vyčištěné vody. Průtok vody je zabezpečen gravitačními silami díky roz45 dílu ve výškovém rozmístění odtokové a přítokové nádrže, kdy spodní okraj odtokové nádrže je umístěn výše než horní okraj nádrže přítokové. Odtoková nádrž může být navíc vybavena provzdušňovacím zařízením za účelem co nejvyššího okysličení kontaminované vody před vstupem do reaktoru, což podporuje proces fotokatalýzy.
- 1 CZ 18323 Ul
Efektivita fotokatalytického rozkladu je dále závislá na intenzitě slunečního záření působícího na rozhraní vody a katalyzátoru v procesu dekontaminace, což je zesíleno použitím trubek zhotovených z průsvitných zejména pro ultrafialové záření propustných materiálů (např., křemen, polymemí fluorované materiály a speciální typy skla) a zrcadlové vrstvy podkladu pod trubkami nebo na spodní části trubek. Zrcadlová vrstva může být nanesena na vnější nebo vnitřní části trubky, kdežto pevná fotokatalytická vrstva se vždy nanáší pouze na vnitřní část trubky, a to jako poslední, což zaručuje její následný kontakt s kontaminovanou vodou. Optimálním se jeví zrcadlové pokrytí spodní části trubky přiléhající k panelu v rozmezí od 1/3 do 2/3 jejího obvodu. Kulatý profil a zrcadlový povrch zabezpečují vícenásobný odraz světla a tím zintenzivnění procesu fotoio katalýzy. Navíc, voda protékající v trubce působí na světlo jako čočka, což rovněž zesiluje efekt fotokatalýzy.
Přehled obrázků na výkrese
Technické řešení zařízení je blíže vysvětleno pomocí schematického výkresu na obr. 1. Šipkami je označen směr látkového pohybu, tj. směr toku čištěné vody v procesu dekontaminace.
Příklad provedení
Zařízení sestává z polohově nastavitelného panelu £ umožňujícího nastavení šikmosti jeho sklonu vůči horizontu a tím optimalizaci dopadu slunečního záření na reaktor. Jako reakční nádrž slouží trubka 2 o průměru v rozmezí 1 cm a o délce 100 m, přes kterou protéká kontaminovaná voda a ve které probíhá slunečním zářením a fotokatalyzátorem aktivovaný rozklad kontaminujících organických látek. Tato trubka je pro kompaktnost a usnadnění rovnoměrného průtoku vody uložena na panelu do těsně k sobě přilehajících vodorovně orientovaných řad propojených na okraji panelu ohybem. Jeden konec této trubky je připojen na odtokovou nádrž 3 dodávající kontaminovanou vodu a druhý konec je připojen prostřednictvím kohoutku 4 regulujícího průtok vody v reaktoru na přítokovou nádrž 5, určenou pro sběr vyčištěné vody. Umístění přítokové nádrže pod spodní okraj nádrže odtokové zabezpečuje samovolný tok vody v reaktoru. Trubka je zhotovena z průsvitného a zejména pro ultrafialové záření propustného materiálu, přičemž její spodní část je v rozmezí od 1/3 do 2/3 jejího obvodu pokryta zrcadlovou vrstvou s odrazem nasměrovaným dovnitř trubky, kdežto na vnitřním povrchu trubky je po celém obvodu nanesena pevně fixovaná vrstva fotokatalyzátoru. Odtoková nádrž je vybavena provzdušňovac ím zařízením 6 za účelem co nejvyššího okysličení kontaminované vody před vstupem do reaktoru, což podporuje proces fotokatalýzy.
Průmyslová využitelnost
Předkládané technické řešení zařízení umožňuje provedení fotokatalytického čištění vod kontaminovaných rozličnými organickými látkami, a to ekologickým způsobem s využitím energie slunečního záření, přičemž konečným produktem fotokatalytického rozkladu jsou jednoduché ekologicky nezávadné nebo málo závadné látky, především oxid uhličitý, voda a anorganické sloučeniny. Aplikace je zvlášť vhodná pro odstranění malých koncentrací vysoce odolných organických kontaminantů při dočištění odpadních vod a pro přípravu vysoce čisté vody.
NÁROKY NA OCHRANU
Claims (2)
- 40 1. Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami, vyznačující se tím, že sestává z polohově nastavitelného panelu (1) umožňujícího nastavení šikmosti jeho sklonu vůči horizontu a tím optimalizaci dopadu slunečního záření na reaktor, přičemž jako reakční nádrž slouží trubka (2) o průměru v rozmezí 0,5 až 2,5 cm a délce převyšující minimálně 10 000-násobek jejího průměru, přes kterou protéká kontaminova. 7 .CZ 18323 Ul ná voda a ve které probíhá slunečním zářením a fotokatalyzátorem aktivovaný rozklad kontaminujících organických látek, přičemž tato trubka je pro kompaktnost a usnadnění rovnoměrného průtoku vody uložena na panelu do těsně k sobě přilehajících vodorovně orientovaných řad propojených na okraji panelu ohybem, přičemž jeden konec této trubky je připojen na odtokovou5 nádrž (3) dodávající kontaminovanou vodu a druhý konec je připojen prostřednictvím průtoku vody regulujícího kohoutku (4) na přítokovou nádrž (5) pro sběr vyčištěné vody, umístěné pod spodní okraj odtokové nádrže, přičemž trubka je zhotovena z průsvitného a zejména pro ultrafialové záření propustného materiálu a její spodní část je v rozmezí od 1/3 do 2/3 jejího obvodu pokryta zrcadlovou vrstvou s odrazem nasměrovaným dovnitř trubky, kdežto na vnitřním povr10 chu trubky je po celém obvodu nanesena pevná vrstva fotokatalyzátoru.
- 2. Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami podle nároku 1, vyznačující se tím, že odtoková nádrž je vybavena zařízením (6) pro provzdušnění a tím okysličení kontaminované vody za účelem zvýšení intenzity fotokatalytické reakce.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200719513U CZ18323U1 (cs) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ200719513U CZ18323U1 (cs) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ18323U1 true CZ18323U1 (cs) | 2008-02-25 |
Family
ID=39133484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ200719513U CZ18323U1 (cs) | 2007-12-18 | 2007-12-18 | Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ18323U1 (cs) |
-
2007
- 2007-12-18 CZ CZ200719513U patent/CZ18323U1/cs not_active IP Right Cessation
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Mukherjee et al. | Major challenges in the design of a large‐scale photocatalytic reactor for water treatment | |
| Espíndola et al. | Innovative light-driven chemical/catalytic reactors towards contaminants of emerging concern mitigation: A review | |
| US5294315A (en) | Method of decontaminating a contaminated fluid by using photocatalytic particles | |
| Huang et al. | Operational conditions of a membrane filtration reactor coupled with photocatalytic oxidation | |
| Valadez-Renteria et al. | Photocatalytic materials immobilized on recycled supports and their role in the degradation of water contaminants: a timely review | |
| KR200449869Y1 (ko) | 고도산화공정을 이용한 부유식 물정화장치 | |
| KR101705544B1 (ko) | 오염수 처리 장치 및 이를 이용한 오염수 처리 방법 | |
| Gulyas | Solar heterogeneous photocatalytic oxidation for water and wastewater treatment: problems and challenges | |
| CN106186543B (zh) | 一种双膜式太阳能污水处理装置及其工艺 | |
| Mahmoud et al. | Degradation of oily effluents using immobilized photocatalyst: Laboratory experimentation and plant design | |
| CA2929997A1 (en) | Hollow optical fibre photo-catalytic reactor utilizing solar energy and uv rays | |
| Zhang et al. | Assessment and influence of operational parameters on the TiO2 photocatalytic degradation of sodium benzene sulfonate under highly concentrated solar light illumination | |
| CZ18323U1 (cs) | Průtočný fotokatalytický panelový reaktor pro čištění vody kontaminované organickými látkami | |
| Shaghaghi et al. | Photocatalytic reactor types and configurations | |
| US9394186B2 (en) | Photo-catalysis process applied in eliminating recalcitrant compounds in industrial residual waters | |
| CN101468860A (zh) | 有机废水深度净化处理系统 | |
| Hasan et al. | Carbofuran elimination from synthetic wastewater employing AOPS | |
| Ramachandran et al. | Phenol Waste Water Treatment Using Solar Photo Catalytic Treatment in Industry | |
| EP3208243B1 (en) | Uv-system with a degassing zone | |
| KR100399153B1 (ko) | 감마선을 이용한 하수 또는 폐수 처리수의 공업용수로의 전환공정 | |
| Pacheco et al. | Developments in solar photocatalysis for destruction of organics in water | |
| CN223445374U (zh) | 一种含双酚a化工废水的处理装置 | |
| El-Awady et al. | Experimental Investigation of An Industrial Wastewater Treatment Unit Using Multi Filter Hybrid with Parabolic Trough Solar Concentrator | |
| Mueses et al. | Scale-Up and Optimization for Slurry Photoreactors | |
| Malato et al. | Photocatalytic detoxification of water with solar energy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FG1K | Utility model registered |
Effective date: 20080225 |
|
| MK1K | Utility model expired |
Effective date: 20111218 |