1.本技术涉及催化设备技术领域，具体涉及一种降解有机物的催化装置。


背景技术：

2.近年来，随着石油、化工和制药等工业的迅速发展，其生产过程中所排放的污染物(例如工业废水量或废气等)也快速增加，并且该污染物中还含有大量的有机物。在处理污染物的过程中发现，其所含成分非常复杂、浓度高且难以降解。其中，传统的污染物处理方法通常采用竖直且透明的输送管道，并结合光源照射来处理其含有的有机物，但该方法并不能有效处理有机物。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种降解有机物的催化装置，能够有效降解污染物中有机物。
4.本技术实施例提供了一种降解有机物的催化装置，催化装置包括至少一个容器，容器具有相互连通的容纳空间、流体入口和流体出口；光源，在容纳空间中沿容器轴向延伸设置，并能够发射紫外光光线；涡流部件，设置在容纳空间中并围绕光源于流体入口和流体出口之间螺旋延伸，涡流部件具有输送通道的管状结构体，输送通道的两端口分别与流体入口和流体出口相连通，光源发射出的光线直接辐射至涡流部件和/或在容器的内表面反射折射至涡流部件。
5.本技术实施例提供的降解有机物的催化装置，在流体入口和流体出口之间螺旋延伸的涡流部件，能够增加有机物和光催化剂在通道中的行程使的有机物和光催化剂可以充分接触。而且该涡流部件围绕于光源设置，进而能够增长光源的照射时间以提高光催化剂的催化氧化能力，从而有效的降解有机物以及减少催化剂的使用量来降低处理成本。
6.在本技术的一些实施例中，光源包括微波无极紫外灯，该紫外灯的光谱能量集中，具有较高的光催化活性，还具有较长的使用寿命，进而能够简化催化装置，以及提高催化装置的安全可靠性。
7.在本技术的一些实施例中，还包括石英管，光源设置于石英管内，涡流部件设置在石英管外周侧并沿石英管的长度方向螺旋延伸，通过该石英管来保护微波无极紫外灯。
8.在本技术的一些实施例中，容器的个数为多个，多个容器通过第一流通通道相互串联连通设置。上述多个容器串联可以进一步提高污染物的处理量，同时还可以延长污染物与有机物接触时间，从而进一步提高降解效果。
9.在本技术的一些实施例中，容器的个数为多个，多个容器通过第一流通通道相互并联连通设置。上述多个容器并联在一起可以进一步提高污染物的处理量和处理效率。
10.在本技术的一些实施例中，容器中设置有用于开启或关闭第一流通通道的控制部件。
11.在本技术的一些实施例中，涡流部件在容纳空间中竖向设置，进一步增大光源对
涡流部件的照射时间和照射面积，以及提高有机物与光催化剂的接触时间，从而有利于光催化剂发挥作用。
12.在本技术的一些实施例中，催化装置还包括连通外界大气的曝气部件，容器内具有与容纳空间连通的曝气腔，部分曝气部件设置在曝气腔内。该曝气部件能够增加曝气腔内的溶氧量，从而加快光催化降解反应，同时也有利于二氧化碳的排出。
13.在本技术的一些实施例中，曝气部件包括曝气管和吹气装置，曝气管的一端设置在曝气腔内，曝气管的另一端与位于容器外部的吹气装置连通。有利于空气快速流入曝气腔内并与污染物接触。
14.在本技术的一些实施例中，曝气管上开设有多个出气孔，多个出气孔沿曝气管的长度方向间隔设置。该出气孔的设置能够增大空气与流体的接触面积，进一步提高流体中的溶氧量及二氧化碳的排出。
15.在本技术的一些实施例中，容器上开设有排气孔，有利于降解反应过程中的气体及时排出。
16.在本技术的一些实施例中，催化装置还包括：流量泵，与容器的流体入口连通，通过流量泵能够控制流体的流速和流量，从而能够匹配适量的光催化剂来降解流体内的有机物。
附图说明
17.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
18.图1为本技术实施例提供的一种降解有机物的催化装置的结构示意图；
19.图2为本技术实施例提供的另一种降解有机物的催化装置的结构示意图；
20.图3为本技术实施例提供的另一种降解有机物的催化装置的结构示意图。
21.附图标记说明：
22.10-催化装置；
23.11-容器；
24.111-流体入口；
25.112-流体出口；
26.113-排气孔；
27.114-第一流通通道；
28.115-容纳空间；
29.116-曝气腔；
30.12-光源；
31.121-微波无极紫外灯；
32.122-石英管；
33.13-涡流部件；
34.14-曝气管。
35.通过上述附图，已示出本技术明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本技术构思的范围，而是通过参考特定实施例为
本领域技术人员说明本技术的概念。
具体实施方式
36.说明书中各实施例或实施方案采用递进的方案描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似件分相互参见即可。
37.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方案结合。
38.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
39.目前，石油、化工和制药等工业领域迅速发展，其生产过程中所排放的污染物也快速增加，并且污染物中含有大量的有机物。在处理污染物的过程中发现，其所含成分非常复杂、浓度高且难以降解。其中，传统的废水处理方法通常采用竖直且透明的输送管道，并结合光源照射来处理工业废水中的有机物，但该方法并不能有效处理该工业废水。
40.为解决上述技术问题，本技术实施例提供了一种降解有机物的催化装置，在流体入口和流体出口之间螺旋延伸的涡流部件，能够增加有机物和光催化剂在通道中的行程使的有机物和光催化剂可以充分接触。而且该涡流部件围绕于光源设置，进而能够增长光源的照射时间以提高光催化剂的催化氧化能力，从而有效的降解有机物以及减少催化剂的使用量来降低处理成本。该污染物可以是含有链烃、胺、多环芳香烃、醇和醛等有机物的化工污水、石油污水、印染污水、纺织污水、医药污水、食品污水、造纸污水等。
41.如图1所示，本技术实施例提供了一种降解有机物的催化装置，该催化装置10包括：至少一个容器11、光源12和涡流部件13。该容器11具有相互连通的容纳空间115、流体入口111和流体出口112。光源12在容纳空间115中沿容器11轴向延伸设置，并能够发射紫外光光线。涡流部件13设置在容纳空间115中并围绕光源12于流体入口111和流体出口112之间螺旋延伸，涡流部件13具有输送通道的管状结构体，该输送通道的两端口分别与流体入口111和流体出口112相连通，光源12发射出的光线直接辐射至涡流部件13和/或在容器11的内表面反射折射至涡流部件13。
42.在本技术的实施例中，并未对容器的个数、容量和材质等参数进行特殊限制，可以根据处理的污染物种类和体积进行选择。例如，污染物呈酸性，则容器可以选择耐酸性的材质。
43.在本技术的一些实施例中，如图2和图3所示，光源12包括微波无极紫外灯121，该微波无极紫外灯基于荧光灯气体放电和高频电磁感应两个熟知原理相结合的一种新型光源，高频发生器得到适当的电压时产生高频电流，根据法拉第电磁感应定律，高频电流经高频输出线流过功率耦合器上的线圈时产生相应的高频电磁场。在电磁场能量的作用下，泡内的惰性气体发生雪崩电离而释放出紫外线，从而激励泡内壁上的三基色荧光粉发出可见
光。此外，该紫外灯的光谱能量集中，具有较高的光催化活性，还具有较长的使用寿命，进而能够简化催化装置，以及提高催化装置的安全可靠性。
44.光催化剂在上述微波无极紫外灯的照射下，产生光生电子和空穴，吸附在光催化剂表面的溶解氧俘获电子形成超氧自由基，而空穴将吸附在催化剂表面的氢氧根离子和水氧化成氢氧自由基，而超氧自由基和氢氧自由基具有很强的氧化性，能将绝大多数的有机物氧化成二氧化碳(co2)和水(h2o)，甚至对一些无机物也能彻底分解。
45.可继续参照图2和图3，在本技术的一些实施例中，光源12还包括石英管122，上述微波无极紫外灯121可以置于该石英管122内，通过该石英管122来保护微波无极紫外灯121，避免与污染物接触而影响微波无极紫外灯121的使用。并且，石英管不仅具有较好的热稳定性，即热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化，而且还具有较好的透光性能，可见光透过率在93％以上，特别是在紫外光谱区，最大透过率可达80％以上。
46.参照图2，在本技术的一些实施例中，容器11的个数为多个，可以分别称为第一容器、第二容器、第三容器、第四容器
………
,每个容器11中均具有第一流通通道114，相邻容器11通过第一流通通道114相互串联连通设置。可以理解的是，含有有机物的污染物首先流入第一容器，并在第一容器内发生降解反应，反应后的污染物在流入到第二容器内再次发生降解反应，依次类推，直至到最后一个容器中发生降解反应并排出到外部。上述多个容器11的设置可以进一步提高污染物的处理量，同时还可以延长污染物与有机物接触时间，从而进一步提高降解效果。
47.参照图3，在本技术的一些实施例中，容器11的个数为多个，可以分别称为第一容器、第二容器、第三容器、第四容器
………
，多个容器11中具有第一流通通道114，多个容器11通过第一流通通道114相互并联连通设置。可以理解的是，污染物通过其中一个容器11的流体入口111分别流入到每个容器11的第一流通通道114中，然后进入每个容器11内的涡流部件13的通道内并与光催化剂混合，经过光源12发生降解反应，这样可以进一步提高污染物的处理量和处理效率。
48.在本技术的一些实施例中，可以在容器11的第一流通通道114上设置控制部件来控制该第一流通通道114的开启和关闭。在本实施例中，对于控制部件不做特殊限制，可以是本领域技术人员所熟知的控制部件，例如阀门等。
49.在此需要说明的是，多个容器11的连接方式可以根据降解要求进行具体的选择。并且所使用的光催化剂可以根据有机物的种类，进行相应的更换，同时尽量选择对环境无二次污染的催化剂。
50.在本技术实施例提供的催化装置中，涡流部件13是指流体在涡流部件13的通道内的旋转角速度矢量不为零，流体质点或流体微团在运动过程中绕其自身轴线旋转。
51.可继续参照图2和图3，在本技术的一些实施例中，涡流部件13在容纳空间115中竖向设置，这样污染物和光催化剂从高处往下流的过程中，有助于污染物中的有机物与光催化剂混合，并且还有利于增大光源12对辐射室内混合物的照射时间及照射面积，同时还能够延长光催化剂与有机物的接触时间，进而可以充分发挥光催化剂的催化氧化能力，还可以减少催化剂的使用量来降低处理成本。
52.继续参照图2和图3，在本技术的一些实施例中，催化装置10还包括连通外界大气的曝气部件，容器11内具有与容纳空间115连通的曝气腔116，部分曝气部件设置在曝气腔
116内。该曝气部件能够增加曝气腔116内的溶氧量，从而加快光催化降解反应，同时也有利于二氧化碳的排出。
53.在本技术的一些实施例中，曝气部件包括曝气管14和吹气装置，曝气管14的一端设置在曝气腔116内，曝气管14的另一端与位于容器11外部的吹气装置连通，这样有利于空气快速流入曝气腔116内并与污染物接触。
54.在本技术的一些实施例中，曝气管14上开设有多个出气孔，多个出气孔沿曝气管14的长度方向间隔设置。该出气孔的设置能够增大空气与流体的接触面积，进一步提高流体中的溶氧量及二氧化碳的排出。
55.在本技术的一些实施例中，上述吹气装置可以为空气泵，有利于空气快速流入曝气腔116内并与污染物接触。
56.在本技术的一些实施例中，容器11的侧壁上开设有排气孔113，有利于降解反应过程中的气体及时排出。
57.在本技术的一些实施例中，催化装置10还包括：流量泵，与容器11的流体入口连通，通过流量泵能够控制流体的流速和流量，从而能够匹配适量的光催化剂来降解流体内的有机物。
58.此外，在本技术实施例提供的催化装置中，污染物进入催化装置之前需要测定其含量或浓度及其它相应数据，根据这些数据，选择合适的流速。示例性的，根据gjb3485a-2011《肼类燃料和硝基氧化剂污水处理与排放要求》，火箭发射现场的偏二甲肼废水一般稀释后进行处理，若稀释后，检测浓度在10％以上时，流量1m3/h；浓度低于10％时，流量1.5m3/h；浓度低于5％时，流量2m3/h，直至运行至达到标准要求。
59.以下对本技术实施例提供的催化装置的使用进行详细的说明。
60.s1：对污染物中的有机物成分和含量进行测量，根据有机物成分和含量进行选择合适的光催化剂、使用量以及有机物的流速；
61.s2：将污染物通入催化装置内的同时，也通过泵将光催化剂溶液通入催化装置内；
62.s3：光催化剂溶液和污染物进入到涡流部件内时，开启光源，进行降解反应。
63.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。