[发明专利]羟基自由基的制备装置及其制备方法、羟基自由基溶液

说明书

本发明提供了一种羟基自由基的制备装置及其制备方法、羟基自由基溶液。该装置包括加压反应单元和常压反应单元，其中加压反应单元具有臭氧进口、第一双氧水进口和反应溶气液出口，加压反应单元用于使臭氧和双氧水在加压状态下进行一次反应；常压反应单元包括反应壳体和设置在反应壳体内部的释放部，反应溶气液出口通过第一输送管道与常压反应单元相连，且第一输送管道穿过反应壳体与释放部相连，释放部设置有多个释放孔；常压反应单元用于使反应溶气液进一步与双氧水在常压下进行二次反应以得到羟基自由基溶液。运用本发明中的装置，通过加压单元及常压单元的协同作用可以更有效地制备出浓度更高的羟基自由基溶液。

技术领域

本发明涉及化工领域，具体而言，涉及一种羟基自由基的制备装置及其制备方法、羟基自由基溶液。

背景技术

羟基自由基是公认的具有强氧化性的物质，氧化电位为2.85eV，仅次于氟(F₂)的2.87eV，远高于过氧化氢(H₂O₂)1.78eV和臭氧(O₃)的2.07eV。羟基自由基的强氧化性质促使其可应用于工业生产诸多领域，特别是污水处理领域。据统计，2017年全国废水排放总量777.4亿吨，其中工业废水排放量182.9亿吨，占废水排放总量的23.52％。工业废水中存在大量难处理工业废水，如石油化工、煤焦化工、印染、电镀及制药等工业废水，这些废水对环境危害巨大，属于典型的难处理工业废水。目前通常采用生物法、芬顿法、臭氧氧化法、电化学法、膜系统等处理上述难处理工业污水，往往效果有限，远无法达到日趋严格的环保标准要求，因此亟需既高效又经济的废水处理新方法，以实现高效处理达标的目的。羟基自由基(·OH)可与大多数有机污染物发生快速的链式反应，无选择性的把有害物质氧化成CO₂、水，自身反应生成水(H₂O)和氧气(O₂)，不带入其它物质，不产生二次污染。

然而，目前羟基自由基的制取方法比如芬顿法、电解氧化法、半导体电催化法和半导体电催化法等，这些方或制取步骤繁琐、或制取效率较低，都不适用于工业化产业化应用，且所得羟基自由基的浓度较低，无法满足难处理工业污水等较为苛刻的应用环境。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种羟基自由基的制备装置及其制备方法、羟基自由基溶液，以解决现有技术中羟基自由基的制备或制取步骤繁琐、或制取效率较低，且所得羟基自由基的浓度较低的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种羟基自由基的制备装置。该装置包括：加压反应单元，具有臭氧进口、第一双氧水进口和反应溶气液出口，加压反应单元用于使臭氧和双氧水在加压状态下进行一次反应；以及常压反应单元，包括反应壳体和设置在反应壳体内部的释放部，反应溶气液出口通过第一输送管道与常压反应单元相连，且第一输送管道穿过反应壳体与释放部相连，释放部设置有多个释放孔；常压反应单元用于使反应溶气液进一步与双氧水在常压下进行二次反应以得到羟基自由基溶液。

进一步地，释放孔孔径为0.01～50mm。

进一步地，释放部设置在反应壳体的底部。

进一步地，释放部包括主管和与主管相连的多个支管，主管与第一输送管道相连，且释放孔设置在支管上；或者，释放部包括一个或多个盘管，且盘管与第一输送管道相连，且释放孔设置在盘管上；或者，释放部为平板型结构，且平板型结构具有中空腔体，中空腔体与第一输送管道相连，且释放孔设置在平板型结构的表面。

进一步地，加压反应单元包括：溶气罐，具有臭氧进口、双氧水进口和反应溶气液出口；以及第一压力控制部，与溶气罐相连且用于调节其内部的压力。

进一步地，制备装置还包括：臭氧供应单元，具有臭氧出口，臭氧出口通过第二输送管道与加压反应单元的臭氧进口相连；双氧水供应单元，具有双氧水出口，双氧水出口通过第三输送管道与加压反应单元的第一双氧水进口相连。