本發(fā)明涉及水處理領(lǐng)域，且特別涉及一種基于微波光催化-陶瓷膜耦合的凈水方法。

背景技術(shù)：

隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，印染、造紙、焦化、塑料、合成纖維等行業(yè)產(chǎn)生了越來越多難降解的有機(jī)物，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染問題。這類污染物包括有機(jī)染料、表面活性劑、抗生素等，其具有毒性大、成分復(fù)雜、化學(xué)耗氧量高，降解難度高的特點(diǎn)。

光催化技術(shù)是處理難降解有機(jī)廢水的研究熱點(diǎn)之一。在紫外光或太陽光的照射下，半導(dǎo)體催化劑能夠產(chǎn)生空穴，空穴和水分子作用，產(chǎn)生強(qiáng)氧化性的羥基自由基，有效氧化廢水中的各類有機(jī)物。發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，光催化技術(shù)的處理效率始終難以達(dá)到實(shí)際應(yīng)用的水平。這是由于以寬帶隙半導(dǎo)體材料作為光催化劑，需要吸收較大的能量才能激發(fā)價(jià)帶的電子躍遷，因而在傳統(tǒng)光催化中量子效率并不高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于微波光催化-陶瓷膜耦合的凈水方法，此方法利用微波光催化和納濾陶瓷膜耦合技術(shù)，通過微波場、紫外光和催化劑協(xié)同降解反應(yīng)，并結(jié)合納濾陶瓷膜的分離效應(yīng)，達(dá)到良好的水凈化效果。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。

本發(fā)明提出一種基于微波光催化-陶瓷膜耦合的凈水方法，包括如下步驟：

s1：使廢水在儲(chǔ)水箱和微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器間循環(huán)流動(dòng)；

s2：s1中的廢水在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器中進(jìn)行微波場、紫外光和催化劑協(xié)同降解反應(yīng)，且同時(shí)進(jìn)行陶瓷膜分離過程；

s3：s2中的廢水部分透過陶瓷膜完成凈化，剩余的廢水從微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器流出后進(jìn)入儲(chǔ)水箱。

微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器包括陶瓷膜管、無極紫外燈和光催化劑，無極紫外燈設(shè)于陶瓷膜管的通道內(nèi)，陶瓷膜管的內(nèi)表面涂覆有光催化劑。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，陶瓷膜管為單通道陶瓷膜，無極紫外燈大致位于陶瓷膜管的軸心位置。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，無機(jī)紫外燈不設(shè)電極，依靠微波激發(fā)

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，光催化劑選自tio2、zno、zro2中的一種。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，s2中步驟中，在循環(huán)泵的作用下，廢水在陶瓷膜的表面進(jìn)行錯(cuò)流過濾。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，s2步驟中，無極紫外燈直接與廢水接觸。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，廢水在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器中的流動(dòng)速度為4～15l/min。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器置于微波儀的諧振腔內(nèi)，微波儀為微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器提供微波場。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，廢水凈化過程中，微波的輸出功率為400～500w。

本發(fā)明實(shí)施例的基于微波光催化-陶瓷膜耦合的凈水方法的有益效果是：

本發(fā)明的基于微波光催化-陶瓷膜耦合的凈水方法同時(shí)對廢水就進(jìn)行微波光催化和膜分離處理，多種降解手段協(xié)同增效，達(dá)到極佳的處理效率。并通過廢水循環(huán)系統(tǒng)使廢水在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器中不斷循環(huán)，達(dá)到良好的凈化效果。

該凈水方法不僅能發(fā)揮微波光催化光量子效率高、催化效果好的優(yōu)勢，又能充分利用陶瓷膜的截留和過濾性能，促進(jìn)污染物的截留、降解，進(jìn)一步提升出水水質(zhì)。上述凈水方法對于廢水中難降解有機(jī)污染物的去除尤其有效，在自來水廠、污水廠、水產(chǎn)養(yǎng)殖、家禽養(yǎng)殖、醫(yī)院和藥廠等領(lǐng)域均有較好的應(yīng)用前景。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)被看作是對范圍的限定，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的廢水反應(yīng)室的俯視圖。

附圖標(biāo)記匯總?cè)缦拢?00-微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置；10-廢水循環(huán)系統(tǒng)；11-儲(chǔ)水箱；12-循環(huán)泵；13-出水管路；14-進(jìn)水管路；15-閥門；20-微波儀；21-磁控管；30-廢水反應(yīng)室；31-進(jìn)水口；32-排水口；33-布流板；34-通孔；35-蓋板；36-出水口；37-法蘭；40-微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器；41-陶瓷膜管；42-無極紫外燈；43-光催化劑。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施方式的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施方式中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施方式中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施方式是本發(fā)明一部分實(shí)施方式，而不是全部的實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。因此，以下對在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施方式的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施方式?；诒景l(fā)明中的實(shí)施方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施方式，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“長度”、“寬度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的設(shè)備或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

在本發(fā)明中，除非另有明確的規(guī)定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接觸，也可以包括第一和第二特征不是直接接觸而是通過它們之間的另外的特征接觸。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或僅僅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或僅僅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本發(fā)明中，實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

下面對本發(fā)明實(shí)施例的微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置進(jìn)行具體說明。

參照圖1和圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置100，包括：廢水循環(huán)系統(tǒng)10、微波儀20、廢水反應(yīng)室30和微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40。

廢水循環(huán)系統(tǒng)10包括儲(chǔ)水箱11、循環(huán)泵12、出水管路13和進(jìn)水管路14，用于形成廢水的循環(huán)回路。循環(huán)泵12設(shè)置在進(jìn)水管路14或出水管路13的上，用于為廢水循環(huán)流動(dòng)提供動(dòng)力。在出水管路13上設(shè)有閥門15。當(dāng)閥門15打開后，儲(chǔ)水箱11中的廢水在循環(huán)泵12的作用下流經(jīng)出水管路13，然后進(jìn)入微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中。從微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中出來的廢水再進(jìn)入進(jìn)水管路14中，回到儲(chǔ)水箱11中，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。

使廢水形成循環(huán)，廢水進(jìn)行動(dòng)態(tài)過濾過程，能夠加快污染物的降解速率，且循環(huán)過程能夠使廢水進(jìn)行多次降解過程，保證良好的水凈化效果。

微波儀20為微波發(fā)生裝置，用于為反應(yīng)體系提供微波。具體地，微波儀20內(nèi)設(shè)有磁控管21，使得微波儀20的腔室成為微波的諧振腔。微波的頻率大約在300mhz-300ghz，具有電磁波的性質(zhì)。施加微波輻照，一方面是用于點(diǎn)亮無極紫外燈42，無需增設(shè)另外的電源裝置，保證紫外光源穩(wěn)定輸出。另一方面，在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中形成微波場，加強(qiáng)對廢水的降解效果。

廢水反應(yīng)室30裝設(shè)在微波儀20的腔室內(nèi)，用于盛裝廢水，形成水凈化反應(yīng)的容器。在本發(fā)明的實(shí)施例中，廢水反應(yīng)室30為透明容器，便于觀測水凈化過程，有效監(jiān)控反應(yīng)過程。進(jìn)一步優(yōu)選地，廢水反應(yīng)室30為有機(jī)玻璃反應(yīng)室。有機(jī)玻璃是透明材料中質(zhì)地最優(yōu)異、價(jià)格最適宜的材料，其無毒環(huán)保，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐候性，能夠充分滿足水凈化的需求。

廢水反應(yīng)室30具有進(jìn)水口31和排水口32，進(jìn)水口31用于使廢水進(jìn)入到廢水反應(yīng)室30中，排水口32用于將凈化完成的水排出。優(yōu)選地，將排水口32設(shè)置在廢水反應(yīng)室30的側(cè)壁，便于廢水凈化完成后能夠及時(shí)排出。進(jìn)水口31設(shè)置在廢水反應(yīng)室30的底部，在循環(huán)泵12的作用下進(jìn)入廢水反應(yīng)室30內(nèi)。更進(jìn)一步地，廢水反應(yīng)室30整體呈圓筒狀，能夠充分有效利用空間。

微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40裝設(shè)于廢水反應(yīng)室30中，包括陶瓷膜管41、無極紫外燈42和光催化劑43。無極紫外燈42裝設(shè)在陶瓷膜管41的通道內(nèi)，陶瓷膜管41的內(nèi)表面涂覆有光催化劑43。

以無極紫外燈42作為微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的光源。在本發(fā)明的實(shí)施例中，無極紫外燈42不設(shè)金屬電極，無需通過電激發(fā)，而是由微波激發(fā)。與傳統(tǒng)紫外燈相比，微波無極紫外燈發(fā)光管小型化、光強(qiáng)大、光效高、壽命長、制作成本低，而且設(shè)計(jì)自由度大，所需更換維修次數(shù)極少，適用于維修困難場合。此外，無極紫外燈42直接通過微波激發(fā)，簡化了結(jié)構(gòu)、降低生產(chǎn)成本，使裝置的安全性能得到提高。特別是，微波無極紫外燈在紫外光區(qū)的輻射效率很高，明顯優(yōu)于普通的有電極低壓汞燈。微波激發(fā)下無極紫外燈能發(fā)射出主發(fā)射波長在uv-c波段和vuv波段的紫外光。短波長的紫外光輻射具有更高的能量，能夠直接破壞污染物分子結(jié)構(gòu)，有效去除污染物。優(yōu)選地，在本實(shí)施例中，無極紫外燈42中主要填充低壓汞蒸氣。

同時(shí)，由微波激發(fā)的無極紫外燈42直接設(shè)置在陶瓷膜管41的通道內(nèi)。相比于現(xiàn)有技術(shù)中，需要在紫外燈外設(shè)置石英套管，本發(fā)明實(shí)施例中的設(shè)置使得在水凈化過程中，無極紫外燈42直接浸沒在廢水中，促進(jìn)廢水對紫外光的吸收。此外，陶瓷膜管41內(nèi)的廢水形成無極紫外燈42的降溫裝置，有效保證裝置的使用壽命。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，無極紫外燈42具有超出廢水反應(yīng)室30的延伸部。進(jìn)一步地，延伸部的長度為3～5cm。延伸部不與液體相接觸，保證無極紫外燈42接受充分的微波輻照，能穩(wěn)定點(diǎn)亮。同時(shí)，避免由廢水和無極紫外燈42競爭吸收微波導(dǎo)致燈無法點(diǎn)亮或?qū)е伦贤鉄袅炼鹊偷默F(xiàn)象發(fā)生。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，陶瓷膜管41中的陶瓷膜為納濾陶瓷膜，孔徑小于或等于2nm。陶瓷膜可以有效對對廢水進(jìn)行膜分離，在外力的作用下，大部分的雜質(zhì)被陶瓷膜截留。且納濾級的陶瓷膜能夠截留小分子量的有機(jī)物和鹽類，同時(shí)還具有良好的除菌作用。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，陶瓷膜管41為單通道陶瓷膜管，陶瓷膜管41的內(nèi)徑優(yōu)選為1～8cm，進(jìn)一步優(yōu)選為2～6cm。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，無極紫外燈42大致位于陶瓷膜管41的軸心位置。無極紫外燈42的表面距離陶瓷膜管41內(nèi)壁的徑向距離為1～3cm。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，光催化劑43的材料選自tio2、zno、cds、zro2、摻雜tio2的無機(jī)光催化材料中的一種或多種。進(jìn)一步地，光催化劑43涂覆于陶瓷膜管41的整個(gè)內(nèi)表面。選用上述的光催化劑43，能夠達(dá)到更好的催化效果。特別是，tio2、zno、cds、zro2為納米級的光催化劑，涂覆于陶瓷膜管41的內(nèi)表面，除了發(fā)揮光催化劑43本身的光催化功能外，還使得陶瓷膜管41的內(nèi)表面形成一層納濾膜，使得陶瓷膜管41達(dá)到納濾級別，從而有效地對廢水進(jìn)行凈化。

將無極紫外燈42設(shè)置在陶瓷膜管41的軸心位置，光催化劑43涂覆在陶瓷膜管41的內(nèi)表面。保證陶瓷膜管41內(nèi)的廢水和光催化劑43能夠充分接受無極紫外燈42的輻射。光催化劑43所在的位置均能夠受到紫外光的輻照，紫外輻照效率高，光催化反應(yīng)效率高。

發(fā)明人研究發(fā)現(xiàn)，陶瓷膜管41和無極紫外燈42的距離會(huì)明顯影響光催化反應(yīng)效率。兩者距離過近，則使得進(jìn)入微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中的廢水量過少，水凈化成本高。兩者距離過遠(yuǎn)，則會(huì)極大降低廢水和光催化劑43的紫外輻照效率，影響水凈化效率。當(dāng)無極紫外燈42的表面距離陶瓷膜管41內(nèi)壁的徑向距離為1～3cm時(shí)，保證微波紫外光高效穿透廢水，且對光催化劑43形成良好輻射，水凈化效率達(dá)到最佳。

光催化劑43能夠和微波發(fā)生協(xié)同增效的效應(yīng)，在微波場的作用下，光催化劑43產(chǎn)生更多的缺陷。由于陷阱效應(yīng)，缺陷將成為電子或空穴的捕獲中心，減低電子與空穴的復(fù)合率。同時(shí)，微波能夠促進(jìn)光催化劑43表面·oh的生成，提高光催化效率。微波場對光催化劑43具有極化作用，能有效增強(qiáng)光催化劑43表面的光吸收。此外，微波場中水分子間的氫鍵被打斷，抑制廢水在光催化劑43表面的吸附，提高光催化劑43的活性。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40豎向設(shè)置在廢水反應(yīng)室30中，廢水在循環(huán)泵12的作用下，從廢水反應(yīng)室30底部的進(jìn)水口31進(jìn)入陶瓷膜管41的通道中，廢水在該通道中做循環(huán)運(yùn)動(dòng)，因此，廢水在陶瓷膜管41的內(nèi)表面形成錯(cuò)流過濾。

錯(cuò)流過濾的過程中，一部分廢水以切線通過的方式濾出，另一部分廢水在陶瓷膜管41的通道內(nèi)形成湍流，不斷沖洗陶瓷膜管41的內(nèi)表面，將少量附著在膜上的固形物帶走，有效防止陶瓷膜的堵塞，保證膜分離過程的順利進(jìn)行。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，廢水反應(yīng)室30內(nèi)設(shè)置有5～9個(gè)微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40，進(jìn)一步優(yōu)選為7個(gè)。更為優(yōu)選地，相鄰兩個(gè)微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的間距相等。相鄰兩個(gè)微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的間距優(yōu)選為2～5cm。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，廢水反應(yīng)室30靠近底部的位置設(shè)有布流板33。微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40設(shè)置在布流板33上，布流板33對微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40形成支撐作用，且布流板33成為微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的進(jìn)水端。布流板33上開設(shè)有使廢水進(jìn)入陶瓷膜管41內(nèi)的通孔34。

布流板33只在陶瓷膜管41的底部開設(shè)通孔34，可以使廢水進(jìn)入微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40。布流板33其他地方為封閉結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)下，廢水反應(yīng)室30形成3個(gè)區(qū)域，位于廢水反應(yīng)室30底部的廢水進(jìn)入?yún)^(qū)i、位于微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40內(nèi)的廢水反應(yīng)區(qū)ii、位于微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40外周的凈化水容置區(qū)iii。廢水進(jìn)入?yún)^(qū)i只與廢水反應(yīng)區(qū)ii相連通，廢水反應(yīng)區(qū)ii的廢水透過陶瓷膜管41進(jìn)入凈化水容置區(qū)iii。廢水進(jìn)入?yún)^(qū)i和凈化水容置區(qū)iii彼此隔離。保證透過陶瓷膜管41完成凈化的水與進(jìn)入廢水反應(yīng)室30的廢水不發(fā)生混合。

進(jìn)一步地，通孔34為多個(gè)，只開設(shè)在陶瓷膜管41的底部。通孔34的孔徑為0.5～1cm。廢水經(jīng)過通過進(jìn)水口31進(jìn)入廢水反應(yīng)室30，并通過只在陶瓷膜管42底部開設(shè)的通孔34進(jìn)入每個(gè)微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，廢水反應(yīng)室30的頂部設(shè)有蓋板35，蓋板35為微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的出水端。蓋板35上開設(shè)有使廢水流出陶瓷膜管41的出水口36。出水口36與微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的位置和個(gè)數(shù)相互對應(yīng)。多個(gè)微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40的存在，使得蓋板35上形成分散性的出水口36。每個(gè)出水口36均連接至出水管路13，廢水從微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40頂端的出水口36進(jìn)入出水管路13，回到儲(chǔ)水箱11中，然后進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，蓋板35和廢水反應(yīng)室30可拆卸連接。在本實(shí)施例中，蓋板35和廢水反應(yīng)室30通過法蘭37連接。可以理解的是，在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可拆卸連接方式也可是卡扣連接、鉸接等，但不局限于此。

蓋板35和廢水反應(yīng)室30可拆卸連接，便于裝置的拆卸清洗和檢查維護(hù)，使用方便，維護(hù)成本低。

進(jìn)一步地，蓋板35、陶瓷膜管41以及廢水反應(yīng)室30的壁接觸處均采用橡膠圈進(jìn)行密封。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，根據(jù)廢水的降解難度控制閥門15，調(diào)節(jié)廢水在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中的停留時(shí)間，達(dá)到較佳的處理效果。當(dāng)廢水濃度小于0.4g/l時(shí)，廢水的流速為12～15l/min；當(dāng)廢水濃度大于或等于0.4g/l、小于0.8g/l時(shí)，廢水的流速為8～12l/min；當(dāng)廢水濃度大于或等于0.8g/l時(shí)，廢水的流速為4～8l/min。

采用上述的微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置100進(jìn)行水凈化的反應(yīng)流程為：

將一定量的廢水儲(chǔ)水箱11中，開啟閥門15和循環(huán)泵12，廢水依次通過進(jìn)水管路14、廢水反應(yīng)室30的進(jìn)水口31和布流板33進(jìn)入陶瓷膜管41的通道中。待廢水通過一個(gè)循環(huán)再次匯入儲(chǔ)水箱11中時(shí)，開啟微波儀20，待無極紫外燈42穩(wěn)定點(diǎn)亮后開始計(jì)算反應(yīng)時(shí)間。待處理的廢水在每根陶瓷膜管41中垂直向上流動(dòng)，部分反應(yīng)液透過陶瓷膜管41進(jìn)入廢水反應(yīng)室30中，并通過廢水反應(yīng)室30的排水口32排出。剩余廢水繼續(xù)沿陶瓷膜管41的管壁向上通過分散出水口36排出，通過出水管路13再次匯入儲(chǔ)水箱11中，進(jìn)行循環(huán)流動(dòng)。

綜上，采用微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置100進(jìn)行水凈化，將陶瓷膜管41設(shè)置成單通道形式，陶瓷膜管41的通道內(nèi)容置有無極紫外燈42，并在陶瓷膜管41的內(nèi)表面涂覆光催化劑層。每根陶瓷膜管41形成獨(dú)立的微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40，集光效果更好，光催化劑能接受更充分的紫外光照射，光催化效果得到顯著提高。且在微波光催化器40內(nèi)形成紫外內(nèi)輻射的模式，光催化劑43能接受更為充分的紫外光照射，光催化效率高。

微波和紫外具有協(xié)同效應(yīng)，能夠加快反應(yīng)過程中羥基自由基的形成，提高光催化劑的表面活性。微波和紫外能夠同時(shí)作用于反應(yīng)物，加劇反應(yīng)物分子運(yùn)動(dòng)，降低反應(yīng)活化能，加快反應(yīng)速度。微波還能夠誘導(dǎo)廢水催化氧化反應(yīng)，具有氧化快速、不帶入新的污染物，省時(shí)節(jié)能，簡化操作程序的優(yōu)點(diǎn)。

微波場、紫外光、催化劑以及膜分離技術(shù)協(xié)同作用，解決傳統(tǒng)光催化劑量子效率不高的問題，促進(jìn)光催化劑的紫外光吸收和反應(yīng)體系中·oh的生產(chǎn)，縮短反應(yīng)時(shí)間，提高污染物降解效果。廢水經(jīng)過微波場、紫外輻射、光催化、納濾陶瓷膜分離，且不斷進(jìn)行循環(huán)降解，達(dá)到良好的水凈化效果。

本發(fā)明實(shí)施例還提供一種基于微波光催化-陶瓷膜耦合的凈水方法，包括如下步驟：

s1：使廢水在儲(chǔ)水箱11和微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40間循環(huán)流動(dòng)；

s2：s1中的廢水在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中進(jìn)行微波場、紫外光和催化劑協(xié)同降解反應(yīng)，且同時(shí)進(jìn)行陶瓷膜分離過程；

s3：s2中的廢水部分透過陶瓷膜完成凈化，剩余的廢水從微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40流出后進(jìn)入儲(chǔ)水箱11。

具體地，采用上述的微波光催化-陶瓷膜耦合凈水裝置100實(shí)現(xiàn)上述凈水方法。廢水通過廢水循環(huán)系統(tǒng)10在儲(chǔ)水箱11和微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40間循環(huán)流動(dòng)。廢水通過布流板33進(jìn)入微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40。廢水在微波光催化陶瓷膜反應(yīng)器40中進(jìn)行微波場、紫外光和催化劑協(xié)同降解反應(yīng)，且同時(shí)進(jìn)行陶瓷膜分離過程。廢水部分經(jīng)過陶瓷膜分離完成凈化從排出口32排出，剩余的廢水從分散式出水口36流出后進(jìn)入儲(chǔ)水箱11。

進(jìn)一步地，廢水凈化過程中，微波的輸出功率為300～700w。更進(jìn)一步地，微波的輸出功率為400～500w。在該輸出功率下，一方面能夠保證無極紫外燈42的穩(wěn)定點(diǎn)亮，達(dá)到良好的水凈化效果，且該功率下能夠保證良好去除率的效果下，避免浪費(fèi)過多能耗。

廢水凈化過程中，隨著微波功率的升高，紫外光強(qiáng)隨之升高，在上述微波功率下，能夠保證足夠的紫外光強(qiáng)下，能夠達(dá)到較佳的水凈化效果。

試驗(yàn)例

以初始濃度為500μg/l的磺胺甲基異惡唑溶液作為反應(yīng)液，模擬水凈化過程。采用微波、紫外輻照和光催化劑協(xié)同降解時(shí)，微波功率為400w時(shí)，紫外光強(qiáng)240μw/cm²，反應(yīng)140s，磺胺甲基異惡唑的去除率可以達(dá)到96.7％。而只采用紫外光輻照，不在反應(yīng)裝置施加微波場，同樣條件下磺胺甲基異惡唑的去除率是75.24％。

以上所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。