[发明专利]一种处理水中有机污染物的微波无极紫外灯及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于环境工程技术领域，具体涉及一种处理水中有机污染物的微波无极紫外灯及其制备方法。

背景技术

水中有机物污染物的处理方法多种多样，其中光化学氧化法以其反应条件温和，处理工艺较简单，特别适用于无法或难于生物降解的有毒有机污染物的治理，如印染废水中的罗丹明B（Rhodamine B，RhB）和有机合成材料增塑剂常用到的邻苯二甲酸二甲酯(Dimethyl phthalate，DMP)的治理。目前光化学氧化法最常用的UV光源仍是有着几十年历史的汞灯，它由电极发射电子激发汞蒸气放电，发出185，253.7，313或365 nm UV辐射，其光子能量先被氧化剂或催化剂吸收，产生·OH等活性自由基，这些自由基再与有机污染物发生一系列氧化反应。一方面，由于电极老化，汞灯的寿命不长（3000～8000 h），灯管的频繁更换使运行成本升高。另一方面，每一种化合物（包括氧化剂或催化剂）都有一最佳的吸收波长，只有在UV辐射的波长与化合物的最大吸收波长相匹配的情况下，其吸收效率才能达到最大。尽管汞灯的辐射效率很高，但其UV辐射不是总能被氧化剂或催化剂有效利用，波长存在局限性。因此，开发不同辐射波长的UV光源对光化学氧化研究具有积极的意义。近几年来，微波无极紫外灯（Microwave Electrodeless UV Lamp）作为一种新型UV光源引起了人们的浓厚兴趣，被誉为光化学反应的有力工具。与依靠电极放电的传统汞灯不同，微波无极紫外灯直接利用微波能量激发气体放电，不需要电极。这种无电极放电形式给微波无极紫外灯带来两大突破：1）不存在电极老化问题，寿命可长达6万小时；2）由于灯管内没有电极，可尝试许多新的发光物质，得到不同波长的UV辐射。一些光子能量高的短波长UV辐射可被有机污染物分子吸收后发生断键，即直接光分解有机污染物，这样就可减少使用或不使用氧化剂或催化剂。因此，微波无极紫外灯有望弥补传统汞灯寿命短、波长局限性等缺陷，为光化学氧化技术提供一种新的光源选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够处理水中有机污染物的微波无极紫外灯及其制备方法。

本发明提供的处理水中有机污染物的微波无极紫外灯，包括真空系统（1）、二通活塞（2-5）、装有稀有气体的气瓶（6）、U型压力计（7）、装有溴的圆底玻璃瓶（8）、石英支管（9）、球泡（10）、石英灯管（11）。

微波无极紫外汞、碘或者硒灯的制备方法是：石英灯管（11）与真空系统（1）封接，石英灯管（11）前端与石英支管（9）的一端连接，石英支管（9）的底部与球泡（10）连接；石英灯管（11）与真空系统（1）封接，在封接管路中，依次设有U型压力计（7）、装有稀有气体的气瓶（6）和装有溴的圆底玻璃瓶（8），U型压力计（7）、装有稀有气体的气瓶（6）和装有溴的圆底玻璃瓶（8）与封接管路间依次设有二通活塞（2）、二通活塞（3）和二通活塞（5），在二通活塞（3）和二通活塞（5）之间设有二通活塞（4）；打开二通活塞（2）和二通活塞（4），关闭二通活塞（3）和二通活塞（5）；系统抽真空至10^-3 Pa后，关闭真空系统（1）；开启气瓶（6）上的二通活塞（3），气瓶（6）内的稀有气体达到一定气压后，用火焰枪在（a）处（石英灯管（11）前端与石英支管（9）的连接部前侧处）封离，取下石英灯管（11）以及其所带的石英支管（9）和球泡（10）；将球泡（10）内的物质颗粒通过石英支管（9）倒入石英灯管（11）；最后用火焰枪在（b）处（石英灯管（11）前端与石英支管（9）的连接部后侧处）封离，即可完成一根微波无极紫外汞、碘或者硒灯的制备。

微波无极紫外溴灯的制备方法与以上所述略有不同：将石英灯管（11）与真空系统（1）封接；打开二通活塞（2）和二通活塞（4），关闭二通活塞（3）和二通活塞（5）；系统抽真空至10^-3 Pa后，关闭真空系统（1）；开启气瓶（6）上的二通活塞（3），气瓶（6）内的稀有气体达到一定气压；打开二通活塞（5），使得装有溴的圆底玻璃瓶（8）中的溴蒸气挥发达到所需的气压；最后用火焰枪在（b）处封离。

在进行微波无极紫外汞、碘或者硒灯的制备时，石英支管（9）的外径为6 mm。

在进行微波无极紫外汞、碘或者硒灯的制备时，球泡（10）内所装的是汞、碘或者硒颗粒，分别用于微波无极紫外汞灯、微波无极紫外碘灯和微波无极紫外硒灯的制作。

在进行微波无极紫外灯的制备时，气瓶（6）所装的稀有气体是99.999%的Ar或Kr。