專利名稱：異心式聲化學反應裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于聲化學研究技術領域，特別涉及一種利用超聲波降解處理有機污染物廢水的異心式聲化學反應裝置。
背景技術：
水是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎，水資源的保護和循環(huán)利用是環(huán)境保護中最重要的課題之一。近年來，印染、醫(yī)藥、化工、造紙等一些重點行業(yè)高濃度有毒有機廢水是加劇我國水體污染的主要原因之一。此類廢水的共性是在環(huán)境中難以降解的三致(致癌、致畸、致基因突變)有機污染物，它們長時間穩(wěn)定存在，并具有生物累積性，通過食物鏈浸入到人體，嚴重地影響著人類的身體健康，阻礙了我國經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，針對高濃度難降解有毒的有機廢水的研究和應用是當今廢水處理技術研究和應用領域里的一個熱點內(nèi)容。

針對高濃度難降解有毒的有機廢水，通常是采用高級氧化技術，其關鍵是能產(chǎn)生高活性的羥基自由基(.0H)，利用超聲波不斷提高羥基自由基生成率和利用率，從而使得有機物污染物在聲波作用下能進行降解。通常在廢水處理過程中所使用的聲化學反應器就是將超聲波引入并在其作用下進行化學反應的容器。但是傳統(tǒng)的聲化學反應器在液體內(nèi)易形成駐波聲場.駐波聲場的存在會在液體中形成盲區(qū)，造成總是只有一部分液體受到直接的超聲波輻射，導致廢水處理效果下降。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術中聲化學反應器所存在的不足，本發(fā)明提供了一種能夠在環(huán)形區(qū)域內(nèi)形成混沌流場，避免了駐波場存在，能夠提高和強化超聲波廢水處理效果的異心式
聲化學反應裝置。本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是:該異心式聲化學反應裝置包括一個或者相互串聯(lián)式連接的單元反應器，每個單元反應器的結構是:在底座上設置有外筒和支架，在支架上設置有電動機，在外筒的下側壁設置有進水口、上側壁設置有出水口、外筒的外壁上設置有至少2組在外筒徑向上關于中心軸對稱且輻射端向內(nèi)的超聲換能器組、內(nèi)腔設置有至少一個內(nèi)芯，內(nèi)芯的中心軸與外筒的中心軸平行，內(nèi)芯的頂部通過連桿與電動機的動力輸出軸連接。上述外筒內(nèi)半徑最好是內(nèi)芯半徑的3 5倍。上述外筒與內(nèi)芯的中心距優(yōu)選是內(nèi)芯半徑的I 2.5倍。一個單元反應器包含有2 6個串聯(lián)式連接的外筒，外筒內(nèi)設置有2 4個中心軸相互平行的內(nèi)芯。上述超聲換能器組優(yōu)選在外筒壁上軸向交錯分布。本發(fā)明還提供一種異心式聲化學反應裝置，其包括一個或者相互串聯(lián)式連接的單元反應器，每個單元反應器的結構是:在底座上設置有外筒和支架，支架上設置有電動機，在外筒的下側壁設置有進水口、上側壁設置有出水口、外筒的頂部通過連桿與電動機的動力輸出軸相連接、外筒的內(nèi)腔設置有至少一個內(nèi)芯，內(nèi)芯的中心軸與外筒的中心軸平行，內(nèi)芯的頂部通過連接件與支架連接，在內(nèi)芯的外壁上同軸設置超聲換能器。上述外筒內(nèi)半徑最好是內(nèi)芯半徑的3 5倍。上述外筒與內(nèi)芯的中心距是內(nèi)芯7半徑的I 2.5倍。一個單元反應器包含有2 6個串聯(lián)式連接的外筒，外筒內(nèi)設置有2 4個中心軸相互平行的內(nèi)芯。上述超聲換能器是由縱向均勻排列在內(nèi)芯外壁上的環(huán)形陶瓷片組成。本發(fā)明的異心式聲化學反應裝置是通過在外筒內(nèi)設置異心式的內(nèi)芯，且利用設置在外筒或者內(nèi)芯上的超聲換能器作為超聲波信號源，通過電機帶動使外筒與內(nèi)芯之間發(fā)生相對旋轉運動，保證在外筒與內(nèi)芯之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)的流體處于不規(guī)則的運動狀態(tài)，流體密度不均勻，在環(huán)形區(qū)域內(nèi)形成混沌流場，超聲波的傳播受到不均勻流體的散射，使整個環(huán)形區(qū)域都受到超聲波的輻射，避免了駐波場的存在，提高了超聲波廢水處理效果，本發(fā)明的外筒可以串聯(lián)式連接處理，這樣可大大提高廢水的處理量，而且其反應器結構簡單、設備成本低，適于工業(yè)化應用。


圖1為實施例1的裝置結構示意圖。
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圖2為圖1的A-A向剖視圖。圖3為實施例2的裝置結構示意圖。圖4為圖3的B-B向剖視圖。
具體實施例方式現(xiàn)結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行進一步說明，但是本發(fā)明不僅限于下述的實施情形。實施例1參見圖1和圖2，本實施例的異心式聲化學反應裝置是由I個單元反應器構成，該單元反應器是由底座1、支架2、連桿5、外筒3、內(nèi)芯7、超聲換能器4以及電動機6連接構成。本實施例的底座I上安裝有一個外筒3并通過螺栓緊固一個矩形支架2，在支架2上通過螺紋緊固件固定安裝一個電動機6，本實施例的外筒3是由鋼質(zhì)材料制成，其幾何形狀為帶有底部的圓筒形，內(nèi)部半徑為0.5m,高度為1.5m，在外筒3的下側壁上開有出水口，在上側壁上開有進水口，在外筒3的外壁上左、右兩側沿著徑向對稱軸向交錯分布有2組超聲換能器組，每組超聲換能器組是由7個沿著外筒3外壁縱向排列的超聲頻率為80kHz的超聲換能器4組成，7個超聲換能器4沿著外筒壁均勻分布，每個超聲換能器4通過強力膠吻合地粘在外筒3壁上，其輻射端向筒體內(nèi)輻射。在外筒3的內(nèi)腔安裝有I個內(nèi)芯7，內(nèi)芯7的頂部通過緊固件固定連接一個連桿5，通過該連桿5與電動機6的動力輸出軸連接，由電動機6帶動其旋轉，該內(nèi)芯7與外筒3等高，其半徑為0.125m,即外筒3內(nèi)半徑是內(nèi)芯7半徑的4倍，內(nèi)芯7的中心軸與外筒3的中心軸平行，與外筒3形成異心式套筒，內(nèi)芯7與外筒3的中心距為0.25m,即外筒3與內(nèi)芯7之間的中心距是內(nèi)芯7半徑的2倍。使用時，啟動電動機6和各個超聲換能器4，內(nèi)芯7在電動機6的帶動下開始轉動，從外筒3的進水口進入的水流在外筒3與內(nèi)芯7之間流動形成環(huán)形區(qū)域，由于內(nèi)芯7與外筒3軸心平行但是不重合，環(huán)形區(qū)域內(nèi)的水將處于不規(guī)則的運動狀態(tài)，形成混沌流場，即水流運動是混沌的，由于外筒3的旋轉造成水密度不均勻分布，超聲換能器4產(chǎn)生的超聲波在其中的傳播就受到不均勻流體的散射，使整個環(huán)形區(qū)域都受到超聲波的輻射，避免了駐波場的存在，進一步提聞了超聲波的水處理效果。實施例2參見圖3和圖4，本實施例的外筒3是由鋼質(zhì)材料制成，其幾何形狀為帶有底部的圓筒形，半徑為0.5m,高度為1.5m,在外筒3的下側壁上開有出水口，在上側壁上開有進水口，在外筒3的頂部側端通過螺紋緊固件固定連接有一個連桿5，該連桿5的另一端通過普通聯(lián)軸器連接在電動機6的動力輸出軸上，傳遞動力，帶動外筒3轉動。在外筒3的內(nèi)腔安裝有一個內(nèi)芯7，內(nèi)芯7的頂部通過螺紋緊固件固定在支架2的橫梁上，高度與外筒3相等，半徑為0.125m，即外筒3的半徑為內(nèi)芯7半徑的4倍，該內(nèi)芯7的中心軸與外筒3的中心軸平行，其與外筒3的中心間距為0.25m,即外筒3與內(nèi)芯7之間的中心距是內(nèi)芯7半徑的2倍，在內(nèi)芯7的外壁上同軸粘附有由7個環(huán)形陶瓷片縱向排列組成的超聲頻率為80kHz的超聲換能器4，7個環(huán)形陶瓷片沿著內(nèi)芯7外壁均勻分布，其它的部件及連接關系與實施例1相同。使用時，啟動電動機6和各個超聲換能器4，外筒3在電動機6的帶動下開始轉動，內(nèi)芯7固定不動，從外筒3的進水口進入的水流在外筒3與內(nèi)芯7之間流動形成環(huán)形區(qū)域，由于內(nèi)芯7與外筒3軸心平行但是不重合，環(huán)形區(qū)域內(nèi)的水將處于不規(guī)則的運動狀態(tài)，形成混沌流場，即水流運動是混沌的，由于外筒3的旋轉造成水密度不均勻分布，超聲換能器4產(chǎn)生的超聲波在其中的傳播就受到不均勻流體的散射，使整個環(huán)形區(qū)域液體都受到超聲波的輻射，避免了駐波場的存在，進一步提高了超聲波的水處理效果。實施例3在本實施例中，在外筒3的外側壁上左、右兩側粘附有徑向對稱軸向交錯分布的4組超聲換能器4組，每組超聲換能器4組是由5個沿著外筒3外壁縱向排列的超聲頻率為SOkHz的超聲換能器4組成，每個超聲換能器4通過強力膠粘在外筒3壁上，且其輻射端向筒體內(nèi)輻射，保證其所產(chǎn)生的超聲波輻射到外筒3內(nèi)的水體。其它的部件及連接關系與實施例I相同。實施例4在本實施例中，在外筒3的外側壁上左、右兩側粘附有徑向對稱軸向交錯分布的8組超聲換能器4組，每組超聲換能器4組是由4個沿著外筒3外壁縱向排列的超聲頻率為SOkHz的超聲換能器4組成，每個超聲換能器4通過強力膠粘結在外筒3壁上，且其輻射端向筒體內(nèi)輻射，保證其所產(chǎn)生的超聲波輻射到外筒3內(nèi)的水體。其它的部件及連接關系與實施例1相同。實施例5 本實施例中，在內(nèi)芯7的外壁上同軸粘附有由5個環(huán)形陶瓷片縱向排列組成的超聲頻率為80kHz的超聲換能器4，5個環(huán)形陶瓷片沿著內(nèi)芯7外壁均勻分布，其它的部件及連接關系與實施例2相同。實施例6本實施例的異心式聲化學反應裝置是由4個單元反應器構成,一個單元反應器的外筒3出水口與相鄰一個單元反應器的外筒3進水口通過管道連通，其中每個單元反應器的結構與實施例1 5中相應的單元反應器結構相同。實施例7本實施例的異心式聲化學反應裝置是由2個單元反應器構成,一個單元反應器的外筒3出水口與相鄰一個單元反應器的外筒3進水口通過管道連通，其中每個單元反應器的結構與實施例1 5中相應的單元反應器結構相同。實施例8本實施例的 異心式聲化學反應裝置是由6個單元反應器構成,一個單元反應器的外筒3出水口與相鄰一個單元反應器的外筒3進水口通過管道連通，其中每個單元反應器的結構與實施例1 5中相應的單元反應器結構相同。實施例9本實施例中，外筒3的內(nèi)腔中設置有2個相互平行的內(nèi)芯7，內(nèi)芯7的高度與外筒3相同，2個內(nèi)芯7關于外筒3的中心軸對稱分布，其余的部件及其連接關系與實施例1 8中任意一個實施例相同。實施例10本實施例中，外筒3的內(nèi)腔中設置有4個相互平行的內(nèi)芯7，內(nèi)芯7的高度與外筒3相同，4個內(nèi)芯7平均分布的同一個與外筒3同軸的圓周上，其余的部件及其連接關系與實施例1 8中任意一個實施例相同。實施例11本實施例中，外筒3的內(nèi)腔中設置有3個相互平行的內(nèi)芯7，內(nèi)芯7的高度與外筒3相同，3個內(nèi)芯7平均分布的同一個與外筒3同軸的圓周上，其余的部件及其連接關系與實施例1 8中任意一個實施例相同。實施例12本實施例的外筒3內(nèi)半徑為0.3m，高度為1.5m，在外筒3內(nèi)腔的內(nèi)芯7與外筒3等高，半徑為0.06m,即外筒3的內(nèi)半徑為內(nèi)芯7半徑的5倍，內(nèi)芯7中心軸與外筒3的中心軸平行，與外筒3的中心距為0.15m,即外筒3與內(nèi)芯7之間的中心距是內(nèi)芯7半徑的2.5倍，其它的部件及其連接關系與實施例1 11中的任意一個實施例相同。實施例13本實施例的外筒3內(nèi)半徑為0.3m，高度為1.5m，在外筒3內(nèi)腔的內(nèi)芯7與外筒3等高，半徑為0.lm，即外筒3的內(nèi)半徑為內(nèi)芯7半徑的3倍，內(nèi)芯7中心軸與外筒3的中心軸平行，與外筒3的中心距為0.1m,即外筒3與內(nèi)芯7之間的中心距與內(nèi)芯7半徑相等，其它的部件及其連接關系與實施例1 11中的任意一個實施例相同。
權利要求
1.一種異心式聲化學反應裝置，其特征在于:包括一個或者相互串聯(lián)式連接的單元反應器，每個單元反應器的結構是:在底座(I)上設置有外筒(3)和支架(2)，支架(2)上設置有電動機(6 )，在外筒(3 )的下側壁設置有進水口、上側壁設置有出水口、外筒(3 )的外壁上設置有至少2組沿徑向關于中心軸對稱且輻射端向內(nèi)的超聲換能器組、內(nèi)腔設置有至少一個內(nèi)芯(7)，內(nèi)芯(7)的中心軸與外筒(3)的中心軸平行，內(nèi)芯(7)的頂部通過連桿(5)與電動機(6)的動力輸出軸連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:所述外筒(3)內(nèi)半徑是內(nèi)芯(7)半徑的3 5倍。
3.根據(jù)權利要求1所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:所述外筒(3)與內(nèi)芯(7)的中心距是內(nèi)芯(7)半徑的I 2.5倍。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:一個單元反應器包含有2 6個串聯(lián)式連接的外筒(3)，外筒(3)內(nèi)設置有2 4個中心軸相互平行的內(nèi)芯(7)。
5.根據(jù)權利要求1所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:所述超聲換能器組在外筒(3)壁上軸向交錯分布。
6.一種異心式聲化學反應裝置，其特征在于:包括一個或者相互串聯(lián)式連接的單元反應器，每個單元反應器的結構是:在底座(I)上設置有外筒(3)和支架(2)，支架(2)上設置有電動機(6)，在外筒(3)的下側壁設置有進水口、上側壁設置有出水口、外筒(3)的頂部通過連桿(5)與電動機(6)的動力輸出軸相連接、外筒(3)的內(nèi)腔設置有至少一個內(nèi)芯(7)，內(nèi)芯(7)的中心軸與外筒(3)的中心軸平行，內(nèi)芯(7)的頂部通過連接件與支架(2)連接，在內(nèi)芯(7)的外壁上同軸設置超聲換能器(4)。
7.根據(jù)權利要求6所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:所述外筒(3)內(nèi)半徑是內(nèi)芯(7)半徑的3 5倍。
8.根據(jù)權利要求6所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:所述外筒(3)與內(nèi)芯(7)的中心距是內(nèi)芯(7)半徑R內(nèi)芯的I 2.5倍。
9.根據(jù)權利要求6或7或8所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:一個單元反應器包含有2 6個串聯(lián)式連接的外筒(3)，外筒(3)內(nèi)設置有2 4個中心軸相互平行的內(nèi)芯(7)。
10.根據(jù)權利要求6所述的異心式聲化學反應裝置，其特征在于:所述超聲換能器(4)是由縱向均勻排列在內(nèi)芯(7)外壁上的環(huán)形陶瓷片組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及的一種異心式聲化學反應裝置，其是通過在外筒內(nèi)設置異心的內(nèi)芯且利用設置在外筒或者內(nèi)芯上的超聲換能器作為超聲波信號源，通過電機帶動使外筒與內(nèi)芯之間發(fā)生相對旋轉運動，保證在外筒與內(nèi)芯之間的環(huán)形區(qū)域內(nèi)的流體處于不規(guī)則的運動狀態(tài)，流體密度不均勻，在環(huán)形區(qū)域內(nèi)形成混沌流場，超聲波的傳播受到不均勻流體的散射，使整個環(huán)形區(qū)域都受到超聲波的輻射，避免了駐波場的存在，提高了超聲波廢水處理效果，而且將外筒串聯(lián)式連接處理時可大大提高廢水的處理量，本發(fā)明的反應器結構簡單、設備成本低，適于工業(yè)化應用。
文檔編號B01J19/10GK103212356SQ20131015718
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權日2013年4月28日
發(fā)明者沈壯志, 吳勝舉 申請人:陜西師范大學