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CN105819557B - 一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法 - Google Patents

一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法 Download PDF

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CN105819557B CN201610378767.7A CN201610378767A CN105819557B CN 105819557 B CN105819557 B CN 105819557B CN 201610378767 A CN201610378767 A CN 201610378767A CN 105819557 B CN105819557 B CN 105819557B
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Abstract

本发明公开了一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法包括进水管，空气推进装置，涡旋器，分离装置，清水排出管，排渣管，排泥管，控制系统；控制系统控制进水管将含四氯化碳地下水从切线方向输送至涡旋器上部，空气推进装置将空气输送至涡旋器内部，含四氯化碳地下水在涡旋器内螺旋运动并与空气充分混合反应，反应后的清水和浮渣从涡旋器上部进入分离装置，反应后的沉淀物从涡旋器底部排泥管排出，进入分离装置的清水和浮渣在装置内分离后，浮渣从排渣管排出，清水从清水排出管排出。所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法，采用涡旋式高压喷气的工艺，污水处理效率高，效果好，能耗低，处理量大。

Description

一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工 作方法
技术领域
本发明属于地下水污染处理装置领域，具体涉及一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法。
背景技术
四氯化碳(CCl4)是一种人工合成的低沸点有机氯代烃(比重1.591g/cm3，沸点77℃)，微溶于水。国外研究表明：四氯化碳属于典型的肝脏毒物，高浓度时，首先是影响中枢神经系统，随后影响肝、肾。它在环境中具有持久性、长期残留性和生物蓄积性，因此自1979年被美国EPA列入了“含四氯化碳实验室中优先控制的污染物”，也被我国列入了68种“水中优先控制的污染物”名单。
上个世纪七十年代由于大量制造和使用农药，造成了一些地区实验室中被四氯化碳污染，如美国的密西根含水层和加拿大渥太华附近的含水层均受到过四氯化碳的污染(在含水层中它多以非水相(NAPL)存在)。
美国前Fortord Army军事基地造成的污染使得Marina的市政供水中CCl4超标，2000年8月测得CCl4浓度达15μg/L。美国Livermore地区的实验室排放残液中监测发现有毒有害垃圾的堆放导致CCl4污染物的产生，有毒物质渗滤液中CCl4的浓度高达500μg/L。2000年4月，Hafner&Sons垃圾填埋场附近的MW-10井中实验室中CCl4浓度达6.3μg/L。
现有治理技术的不足
四氯化碳是常见的有机污染物，容易随雨水或灌溉水通过淋溶作用进入土壤和水体，引起土壤和水体的污染。目前有关实验室中四氯化碳残液污染治理的传统方法有以下几种。
1.活性炭吸附法
用活性炭吸附水源中的四氯化碳残液，无需添加任何化学试剂，技术要求不高，低浓度吸附效果好，一些难以降解的物质可直接吸附在活性炭上。通过考察了活性炭投加量、吸附时间、温度等因素对去除效果的影响。
此法工艺成熟，操作简单效果可靠，但吸附效率不稳定，四氯化碳残液处于低浓度时效果好，高浓度时处理不稳定，有效吸附寿命短，载体需要进行二次解吸才能进行循环运用，且通过溶剂解吸后的溶液，又形成含四氯化碳的混合体，如何再将其分离，需要进一步研究。
2.原位化学氧化法
原位化学修复技术采用的氧化剂高锰酸盐、Fenton试剂、过氧化氢和过硫酸盐等。将氧化剂注入含有大量的天然铁矿物，在铁矿物催化的作用下氧化反应能有效修复有机污染物。研究表明原位化学修复技术容易使修复区产生矿化、土壤板结、透水性差，改变了修复区结构。
3.生物修复法
利用生物注射和有机粘土吸附生物活性菌，通过生物的代谢作用，减少地下环境中有毒有害化合物的工程技术方法，原位生物修复法能够处理大范围的污染物，并且能完全分解污染物。
目前原位生物法对于处理实验室中有机物污染源是一项新兴的技术，生物修复的关键因素是合适的电子受体，而氧是最好的电了受体，由于在此环境中缺乏氧这一电子受体，同时微生物营养物质的供给不足，也使得微生物的生物降解不能持久。
4.渗透反应墙修复法
利用填充有活性反应介质材料的被动反应区，当受污染的实验室中通过时，其中的污染物质与反应介质发生物理、化学和生物等作用而被降解、吸附、沉淀或去除，从而使污水得以净化。
但是渗透性反应墙存在易被堵塞，实验室中的氧化还原电位等天然环境条件易遭破坏，运行维护相对复杂等缺点，加上双金属系统、纳米技术成本较高，这些因素阻碍了渗透性反应墙的进一步发展及大力推广。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，包括进水管1，空气推进装置2，涡旋器3，分离装置4，清水排出管5，排渣管6，排泥管7，控制系统8；所述涡旋器3上部一侧连有进水管1，涡旋器3下部一侧连接有空气推进装置2，涡旋器3底部中心连接有排泥管7，涡旋器3顶部与分离装置4相连；所述分离装置4一侧连接有清水排出管5和排渣管6，分离装置4顶部设有控制系统8。
进一步的，所述空气推进装置2，包括进气管2-1，导气环2-2，高压喷气管2-3；所述进气管2-1为Y型管道，进气管2-1一端位于涡旋器3外部，进气管2-1另一端分开为两个对称的支管，两个支管从相反的两个方向垂直贯通涡旋器3下部伸入涡旋器3内部；所述导气环2-2为圆环形中空管，导气环2-2数量为2个，导气环2-2在涡旋器3内部上下平行布置，下端的导气环2-2与进气管2-1贯通连接，两个导气环2-2之间的距离为150cm～250cm；所述高压喷气管2-3为竖直布置的中空管，高压喷气管2-3上下两端分别与导气环2-2垂直贯通连接，高压喷气管2-3管壁上均匀分布有圆形开孔，高压喷气管2-3数量不少于6根，高压喷气管2-3在导气环2-2上均匀分布。
进一步的，所述涡旋器3，包括筒体3-1，耐磨片3-2，钟形引流室3-3；所述筒体3-1为竖直布置上宽下窄的圆台形中空结构，筒体3-1上端直径与下端直径的比为3:1～5:1，筒体3-1长度与上端直径的比为4:1～8:1；所述耐磨片3-2为矩形结构，耐磨片3-2外侧面与筒体3-1内壁无缝焊接，耐磨片3-2均匀的布满整个筒体3-1内壁；所述钟形引流室3-3位于涡旋器3顶部中心，钟形引流室3-3上端为圆柱形结构，钟形引流室3-3下端为圆台形结构，钟形引流室3-3底端距涡旋器3上檐口的距离为100cm～150cm。
进一步的，所述耐磨片3-2，包括球状体3-2-1，层间间隙3-2-2；其中所述球状体3-2-1由直径为100nm～150nm的规则球状结构在同一平面相互连接构成，球状体3-2-1在竖直方向上成层分布；所述层间间隙3-2-2为相邻两层球状体3-2-1中间的空隙，层间间隙3-2-2为100nm～150nm。
进一步的，所述分离装置4，包括中央进水通道4-1，中间室4-2，分隔板4-3，外室4-4，四氯化碳浓度传感器4-5，一号水位传感器4-6，二号水位传感器4-7；所述中央进水通道4-1为圆柱形结构，中央进水通道4-1下端与涡旋器3上部中心贯通连接，中央进水通道4-1上端距离分离装置4上檐口的距离为50cm～60cm；所述中间室4-2为圆柱形上端开口结构，中间室4-2下部室壁上设有均匀分布的过滤孔，中间室4-2上部距分离装置4上檐口的距离为20cm～25cm；所述分隔板4-3为水平布置的圆环形板，分隔板4-3内外壁分别与中间室4-2外壁和分离装置4内壁垂直无缝焊接，分隔板4-3上端距离分离装置4上檐口的距离为80cm～100cm；所述外室4-4为中间室4-2外壁和分离装置4内壁中间围城的空间，外室4-4被分隔板4-3分成上下两个部分；所述四氯化碳浓度传感器4-5位于分离装置4一侧内壁上，四氯化碳浓度传感器4-5下端距离清水排出管5的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器4-5与控制系统8通过导线连接；所述一号水位传感器4-6位于中间室4-2内壁上，一号水位传感器4-6上端距离中间室4-2上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器4-6与控制系统8通过导线连接；所述二号水位传感器4-7位于中间室4-2内壁上部，二号水位传感器4-7与中间室4-2上檐口齐平，二号水位传感器4-7与控制系统8通过导线连接。
进一步的，所述耐磨片3-2由高分子材料压模成型，耐磨片3-2的组成成分和制造过程如下：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.04μS/cm～0.09μS/cm的超纯水300～500份，启动反应釜内搅拌器，转速为25rpm～35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～65℃；依次加入肉桂酸烯丙酯5～10份、亚硝酸乙酯5～10份、次氯酸乙酯5～10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.2～7.5，将搅拌器转速调至60rpm～85rpm，温度为65℃～75℃，酯化反应5～10小时；
第2步、取乙醇酸乙酯5～20份、草酸氢乙酯5～20份粉碎，粉末粒径为10～50目；加入纳米级硼酸铑300～400份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm～40mm，采用剂量为3.0kGy～5.0kGy、能量为0.2MeV～1.2MeV的α射线辐照2min～20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于异氰酸乙酯5～10份中，加入反应釜，搅拌器转速为10rpm～15rpm，温度为60℃～75℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.02MPa，保持此状态反应5h～12h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01～0.03MPa，保温静置5h～12h；之后搅拌器转速提升至50rpm～75rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入磷酸三甲酯5～20份、丙烯酸乙酯5～20份完全溶解后，加入交联剂5～20份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～6.5，保温静置5h～10h；
第4步、在搅拌器转速为64rpm～90rpm时，依次加入硼酸三乙酯5～10份、对甲苯磺酸乙酯5～10份和柠檬酸三乙酯5～10份，提升反应釜压力，使其达到0.01MPa～0.50MPa，温度为95℃～110℃，聚合反应5h～10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至60℃～72℃，出料，入压模机即可制得耐磨片3-2；
所述交联剂为对丙三醇二乙酯(1,3)；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～100nm。
进一步的，本发明还公开了一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置的工作方法，包括以下内容：
第1步、控制系统8控制进水管1将含四氯化碳的地下水沿切线方向输送至涡旋器3上部，空气推进装置2将空气输送至涡旋器3内部，含四氯化碳的地下水在涡旋器3内沿涡旋器3内壁旋转并与空气充分混合，反应后的清水和浮渣沿涡旋器3中心上升，通过钟形引流室3-3进入分离装置4，反应后的沉淀和泥沙落在涡旋器3底部，最终从排泥管7排出，进入分离装置4的清水和浮渣在分离装置4内相互分离，最终浮渣从排渣管6排出，清水从清水排出管5排出。
第2步、当水位到达一号水位传感器4-6位置时，控制系统8控制清水排出管5和排渣管6开启。
第3步、当水位到达二号水位传感器4-7位置时，控制系统8控制进水管1减小进水流量，当水位降低至一号水位传感器4-6位置时，控制系统8控制进水管1增加进水流量。
第4步、当四氯化碳浓度传感器4-5检测到的浓度偏高时，控制系统8控制进水管1减小流量并增加空气推进装置2的进气量，当四氯化碳浓度传感器4-5检测到的浓度偏低时，控制系统8控制进水管1增加流量并减小空气推进装置2的进气量。
本发明专利公开的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法，其优点在于：
(1)该装置采用涡旋式高压喷气的工艺，污水处理效率高；
(2)该装置采用高分子材料作为涡旋器耐磨材料，耐磨效果好；
(3)整体设备紧凑，占地面积小，维护方便。
本发明所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法，采用涡旋式高压喷气的工艺，污水处理效率高，效果好，能耗低，处理量大。
附图说明
图1是本发明中所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置示意图。
图2是本发明中所述的空气推进装置示意图。
图3是本发明中所述的涡旋器示意图。
图4是本发明中所述的耐磨片微观结构示意图。
图5是本发明中所述的分离装置示意图
图6是本发明中所述的耐磨片耐磨效果图。
以上图1～图5中，进水管1，空气推进装置2，进气管2-1，导气环2-2，高压喷气管2-3，涡旋器3，筒体3-1，耐磨片3-2，球状体3-2-1，层间间隙3-2-2，钟形引流室3-3，分离装置4，中央进水通道4-1，中间室4-2，分隔板4-3，外室4-4，四氯化碳浓度传感器4-5，一号水位传感器4-6，二号水位传感器4-7，清水排出管5，排渣管6，排泥管7，控制系统8。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明提供的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法进行进一步说明。
如图1所示，是本发明提供的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置示意图。从图中看出，包括进水管1，空气推进装置2，涡旋器3，分离装置4，清水排出管5，排渣管6，排泥管7，控制系统8；控制系统8控制进水管1将含四氯化碳地下水从切线方向输送至涡旋器3上部，空气推进装置2将空气输送至涡旋器3内部，含四氯化碳地下水在涡旋器3内螺旋运动并与空气充分混合反应，反应后的清水和浮渣从涡旋器3上部进入分离装置4，反应后的沉淀下落到涡旋器3底部并从排泥管6排出，进入分离装置4的清水和浮渣在装置内分离后，浮渣从排渣管6排出，清水从清水排出管5排出。
如图2所示，是本发明中所述的空气推进装置示意图。从图2或图1中看出，所述空气推进装置2，包括进气管2-1，导气环2-2，高压喷气管2-3；所述进气管2-1为Y型管道，进气管2-1一端位于涡旋器3外部，进气管2-1另一端分开为两个对称的支管，两个支管从相反的两个方向垂直贯通涡旋器3下部伸入涡旋器3内部；所述导气环2-2为圆环形中空管，导气环2-2数量为2个，导气环2-2在涡旋器3内部上下平行布置，下端的导气环2-2与进气管2-1贯通连接，两个导气环2-2之间的距离为150cm～250cm；所述高压喷气管2-3为竖直布置的中空管，高压喷气管2-3上下两端分别与导气环2-2垂直贯通连接，高压喷气管2-3管壁上均匀分布有圆形开孔，高压喷气管2-3数量不少于6根，高压喷气管2-3在导气环2-2上均匀分布。
如图3所示，是本发明中所述的涡旋器示意图，从图3或图1中看出，所述涡旋器3，包括筒体3-1，耐磨片3-2，钟形引流室3-3；所述筒体3-1为竖直布置上宽下窄的圆台形中空结构，筒体3-1上端直径与下端直径的比为3:1～5:1，筒体3-1长度与上端直径的比为4:1～8:1；所述耐磨片3-2为矩形结构，耐磨片3-2外侧面与筒体3-1内壁无缝焊接，耐磨片3-2均匀的布满整个筒体3-1内壁；所述钟形引流室3-3位于涡旋器3顶部中心，钟形引流室3-3上端为圆柱形结构，钟形引流室3-3下端为圆台形结构，钟形引流室3-3底端距涡旋器3上檐口的距离为100cm～150cm。
如图4所示，是本发明中所述的耐磨片微观结构示意图。从图4中看出，所述耐磨片3-2，包括球状体3-2-1，层间间隙3-2-2；其中所述球状体3-2-1由直径为100nm～150nm的规则球状结构在同一平面相互连接构成，球状体3-2-1在竖直方向上成层分布；所述层间间隙3-2-2为相邻两层球状体3-2-1中间的空隙，层间间隙3-2-2为100nm～150nm。
如图5所示，是本发明中所述的分离装置示意图。从图5或图1中看出，所述分离装置4，包括中央进水通道4-1，中间室4-2，分隔板4-3，外室4-4，四氯化碳浓度传感器4-5，一号水位传感器4-6，二号水位传感器4-7；所述中央进水通道4-1为圆柱形结构，中央进水通道4-1下端与涡旋器3上部中心贯通连接，中央进水通道4-1上端距离分离装置4上檐口的距离为50cm～60cm；所述中间室4-2为圆柱形上端开口结构，中间室4-2下部室壁上设有均匀分布的过滤孔，中间室4-2上部距分离装置4上檐口的距离为20cm～25cm；所述分隔板4-3为水平布置的圆环形板，分隔板4-3内外壁分别与中间室4-2外壁和分离装置4内壁垂直无缝焊接，分隔板4-3上端距离分离装置4上檐口的距离为80cm～100cm；所述外室4-4为中间室4-2外壁和分离装置4内壁中间围城的空间，外室4-4被分隔板4-3分成上下两个部分；所述四氯化碳浓度传感器4-5位于分离装置4一侧内壁上，四氯化碳浓度传感器4-5下端距离清水排出管5的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器4-5与控制系统8通过导线连接；所述一号水位传感器4-6位于中间室4-2内壁上，一号水位传感器4-6上端距离中间室4-2上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器4-6与控制系统8通过导线连接；所述二号水位传感器4-7位于中间室4-2内壁上部，二号水位传感器4-7与中间室4-2上檐口齐平，二号水位传感器4-7与控制系统8通过导线连接。
本发明所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法的工作过程是。
第1步、控制系统8控制进水管1将含四氯化碳的地下水沿切线方向输送至涡旋器3上部，空气推进装置2将空气输送至涡旋器3内部，含四氯化碳的地下水在涡旋器3内沿涡旋器3内壁旋转并与空气充分混合，反应后的清水和浮渣沿涡旋器3中心上升，通过钟形引流室3-3进入分离装置4，反应后的沉淀和泥沙落在涡旋器3底部，最终从排泥管7排出，进入分离装置4的清水和浮渣在分离装置4内相互分离，最终浮渣从排渣管6排出，清水从清水排出管5排出。
第2步、当水位到达一号水位传感器4-6位置时，控制系统8控制清水排出管5和排渣管6开启。
第3步、当水位到达二号水位传感器4-7位置时，控制系统8控制进水管1减小进水流量，当水位降低至一号水位传感器4-6位置时，控制系统8控制进水管1增加进水流量。
第4步、当四氯化碳浓度传感器4-5检测到的浓度偏高时，控制系统8控制进水管1减小流量并增加空气推进装置2的进气量，当四氯化碳浓度传感器4-5检测到的浓度偏低时，控制系统8控制进水管1增加流量并减小空气推进装置2的进气量。
本发明所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置及其工作方法，采用涡旋式高压喷气的工艺，污水处理效率高，效果好，能耗低，处理量大。
以下是本发明所述耐磨片3-2的制造过程的实施例，实施例是为了进一步说明本发明的内容，但不应理解为对本发明的限制。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改和替换，均属于本发明的范围。
若未特别指明，实施例中所用的技术手段为本领域技术人员所熟知的常规手段。
实施例1
按照以下步骤制造本发明所述耐磨片3-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.04μS/cm的超纯水300份，启动反应釜内搅拌器，转速为25rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃；依次加入肉桂酸烯丙酯5份、亚硝酸乙酯5份、次氯酸乙酯5份，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.2，将搅拌器转速调至60rpm，温度为65℃，酯化反应5小时；
第2步、取乙醇酸乙酯5份、草酸氢乙酯5份粉碎，粉末粒径为10目；加入纳米级硼酸铑300份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm，采用剂量为3.0kGy、能量为0.2MeV的α射线辐照2min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于异氰酸乙酯5份中，加入反应釜，搅拌器转速为10rpm，温度为60℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa，保持此状态反应5h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01MPa，保温静置5h；之后搅拌器转速提升至50rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入磷酸三甲酯5份、丙烯酸乙酯5份完全溶解后，加入交联剂5份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0，保温静置5h；
第4步、在搅拌器转速为64rpm时，依次加入硼酸三乙酯5份、对甲苯磺酸乙酯5份和柠檬酸三乙酯5份，提升反应釜压力，使其达到0.01MPa，温度为95℃，聚合反应5h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至60℃，出料，入压模机即可制得耐磨片3-2；
所述交联剂为对丙三醇二乙酯(1,3)；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm。
实施例2
按照以下步骤制造本发明所述耐磨片3-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.09μS/cm的超纯水500份，启动反应釜内搅拌器，转速为35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至65℃；依次加入肉桂酸烯丙酯10份、亚硝酸乙酯10份、次氯酸乙酯10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为7.5，将搅拌器转速调至85rpm，温度为75℃，酯化反应10小时；
第2步、取乙醇酸乙酯20份、草酸氢乙酯20份粉碎，粉末粒径为50目；加入纳米级硼酸铑400份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为40mm，采用剂量为5.0kGy、能量为1.2MeV的α射线辐照20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于异氰酸乙酯10份中，加入反应釜，搅拌器转速为15rpm，温度为75℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.02MPa，保持此状态反应12h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.03MPa，保温静置12h；之后搅拌器转速提升至75rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入磷酸三甲酯20份、丙烯酸乙酯20份完全溶解后，加入交联剂20份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为6.5，保温静置10h；
第4步、在搅拌器转速为90rpm时，依次加入硼酸三乙酯10份、对甲苯磺酸乙酯10份和柠檬酸三乙酯10份，提升反应釜压力，使其达到0.50MPa，温度为110℃，聚合反应10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至72℃，出料，入压模机即可制得耐磨片3-2；
所述交联剂为对丙三醇二乙酯(1,3)；
所述纳米级硼酸铑的粒径为100nm。
实施例3
按照以下步骤制造本发明所述耐磨片3-2：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.06μS/cm的超纯水400份，启动反应釜内搅拌器，转速为30rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至55℃；依次加入肉桂酸烯丙酯8份、亚硝酸乙酯8份、次氯酸乙酯8份，搅拌至完全溶解，调节pH值为6.5，将搅拌器转速调至75rpm，温度为70℃，酯化反应8小时；
第2步、取乙醇酸乙酯10份、草酸氢乙酯10份粉碎，粉末粒径为30目；加入纳米级硼酸铑350份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为30mm，采用剂量为4.0kGy、能量为0.8MeV的α射线辐照10min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于异氰酸乙酯8份中，加入反应釜，搅拌器转速为12rpm，温度为65℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.012MPa，保持此状态反应8h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.02MPa，保温静置8h；之后搅拌器转速提升至65rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入磷酸三甲酯10份、丙烯酸乙酯10份完全溶解后，加入交联剂10份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.5，保温静置8h；
第4步、在搅拌器转速为80rpm时，依次加入硼酸三乙酯6份、对甲苯磺酸乙酯6份和柠檬酸三乙酯6份，提升反应釜压力，使其达到0.20MPa，温度为100℃，聚合反应7h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至63℃，出料，入压模机即可制得耐磨片3-2；
所述交联剂为对丙三醇二乙酯(1,3)；
所述纳米级硼酸铑的粒径为60nm。
对照例
对照例为市售某品牌的耐磨片。
实施例4
将实施例1～3制备获得的耐磨片3-2和对照例所述的耐磨片用于涡旋器耐磨效果对比。对比二者单位重量、使用时间、磨损程度随时间变化进行统计，结果如表1所示。
从表1可见，本发明所述的耐磨片3-2，其单位重量、使用时间、随时间变化的磨损率均优于现有技术生产的产品。
此外，如图6所示，是本发明所述的耐磨片3-2随时间增加磨损率的统计。图中看出，实施例1～3所用耐磨片3-2，耐磨率和耐磨持续时间均大幅优于现有产品。

Claims (5)

1.一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，包括进水管（1），空气推进装置（2），涡旋器（3），分离装置（4），清水排出管（5），排渣管（6），排泥管（7），控制系统（8）；其特征在于：所述涡旋器（3）上部一侧连有进水管（1），涡旋器（3）下部一侧连接有空气推进装置（2），涡旋器（3）底部中心连接有排泥管（7），涡旋器（3）顶部与分离装置（4）相连；所述分离装置（4）一侧连接有清水排出管（5）和排渣管（6），分离装置（4）顶部设有控制系统（8）；
所述空气推进装置（2），包括：进气管（2-1），导气环（2-2），高压喷气管（2-3）；其中所述进气管（2-1）为Y型管道，进气管（2-1）一端位于涡旋器（3）外部，进气管（2-1）另一端分开为两个对称的支管，两个支管从相反的两个方向垂直贯通涡旋器（3）下部伸入涡旋器（3）内部；所述导气环（2-2）为圆环形中空管，导气环（2-2）数量为2个，导气环（2-2）在涡旋器（3）内部上下平行布置，下端的导气环（2-2）与进气管（2-1）贯通连接，两个导气环（2-2）之间的距离为150cm～250cm；所述高压喷气管（2-3）为竖直布置的中空管，高压喷气管（2-3）上下两端分别与导气环（2-2）垂直贯通连接，高压喷气管（2-3）管壁上均匀分布有圆形开孔，高压喷气管（2-3）数量不少于6根，高压喷气管（2-3）在导气环（2-2）上均匀分布；
所述涡旋器（3），包括筒体（3-1），耐磨片（3-2），钟形引流室（3-3）；其中所述筒体（3-1）为竖直布置上宽下窄的圆台形中空结构，筒体（3-1）上端直径与下端直径的比为3:1～5:1，筒体（3-1）长度与上端直径的比为4:1～8:1；所述耐磨片（3-2）为矩形结构，耐磨片（3-2）外侧面与筒体（3-1）内壁无缝焊接，耐磨片（3-2）均匀的布满整个筒体（3-1）内壁；所述钟形引流室（3-3）位于涡旋器（3）顶部中心，钟形引流室（3-3）上端为圆柱形结构，钟形引流室（3-3）下端为圆台形结构，钟形引流室（3-3）底端距涡旋器（3）上檐口的距离为100cm～150cm。
2.根据权利要求1所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，其特征在于：所述耐磨片（3-2），包括球状体（3-2-1），层间间隙（3-2-2）；其中所述球状体（3-2-1）由直径为100nm～150nm的规则球状结构在同一平面相互连接构成，球状体（3-2-1）在竖直方向上成层分布；所述层间间隙（3-2-2）为相邻两层球状体（3-2-1）中间的空隙，层间间隙（3-2-2）为100nm～150nm。
3.根据权利要求2所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，其特征在于：所述分离装置（4），包括中央进水通道（4-1），中间室（4-2），分隔板（4-3），外室（4-4），四氯化碳浓度传感器（4-5），一号水位传感器（4-6），二号水位传感器（4-7）；其中所述中央进水通道（4-1）为圆柱形结构，中央进水通道（4-1）下端与涡旋器（3）上部中心贯通连接，中央进水通道（4-1）上端距离分离装置（4）上檐口的距离为50cm～60cm；所述中间室（4-2）为圆柱形上端开口结构，中间室（4-2）下部室壁上设有均匀分布的过滤孔，中间室（4-2）上部距分离装置（4）上檐口的距离为20cm～25cm；所述分隔板（4-3）为水平布置的圆环形板，分隔板（4-3）内外壁分别与中间室（4-2）外壁和分离装置（4）内壁垂直无缝焊接，分隔板（4-3）上端距离分离装置（4）上檐口的距离为80cm～100cm；所述外室（4-4）为中间室（4-2）外壁和分离装置（4）内壁中间围城的空间，外室（4-4）被分隔板（4-3）分成上下两个部分；所述四氯化碳浓度传感器（4-5）位于分离装置（4）一侧内壁上，四氯化碳浓度传感器（4-5）下端距离清水排出管（5）的距离为5cm～10cm，四氯化碳浓度传感器（4-5）与控制系统（8）通过导线连接；所述一号水位传感器（4-6）位于中间室（4-2）内壁上，一号水位传感器（4-6）上端距离中间室（4-2）上檐口的距离为5cm～10cm，一号水位传感器（4-6）与控制系统（8）通过导线连接；所述二号水位传感器（4-7）位于中间室（4-2）内壁上部，二号水位传感器（4-7）与中间室（4-2）上檐口齐平，二号水位传感器（4-7）与控制系统（8）通过导线连接。
4.根据权利要求3所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置，其特征在于：所述耐磨片（3-2）由高分子材料压模成型，耐磨片（3-2）的组成成分和制造过程如下：
第1步、在反应釜中加入电导率为0.04μS/cm～0.09μS/cm的超纯水300～500份，启动反应釜内搅拌器，转速为25rpm～35rpm，启动加热泵，使反应釜内温度上升至50℃～65℃；依次加入肉桂酸烯丙酯5～10份、亚硝酸乙酯5～10份、次氯酸乙酯5～10份，搅拌至完全溶解，调节pH值为5.2～7.5，将搅拌器转速调至60rpm～85rpm，温度为65℃～75℃，酯化反应5～10小时；
第2步、取乙醇酸乙酯5～20份、草酸氢乙酯5～20份粉碎，粉末粒径为10～50目；加入纳米级硼酸铑300～400份混合均匀，平铺于托盘内，平铺厚度为25mm～40mm，采用剂量为3.0kGy～5.0kGy、能量为0.2MeV～1.2MeV的α射线辐照2min～20min；
第3步、经第2步处理的混合粉末溶于异氰酸乙酯5～10份中，加入反应釜，搅拌器转速为10rpm～15rpm，温度为60℃～75℃，启动真空泵使反应釜的真空度达到-0.01MPa～-0.02MPa，保持此状态反应5h～12h；泄压并通入氨气，使反应釜内压力为0.01～0.03MPa，保温静置5h～12h；之后搅拌器转速提升至50rpm～75rpm，同时反应釜泄压至0MPa；依次加入磷酸三甲酯5～20份、丙烯酸乙酯5～20份完全溶解后，加入交联剂5～20份搅拌混合，使得反应釜溶液的亲水亲油平衡值为4.0～6.5，保温静置5h～10h；
第4步、在搅拌器转速为64rpm～90rpm时，依次加入硼酸三乙酯5～10份、对甲苯磺酸乙酯5～10份和柠檬酸三乙酯5～10份，提升反应釜压力，使其达到0.01MPa～0.50MPa，温度为95℃～110℃，聚合反应5h～10h；反应完成后将反应釜内压力降至0MPa，降温至60℃～72℃，出料，入压模机即可制得耐磨片（3-2）；
所述交联剂为对丙三醇二乙酯（1,3）；
所述纳米级硼酸铑的粒径为20nm～100nm。
5.一种如权利要求1所述的一种涡旋式空气推进法分解地下水中四氯化碳的装置的工作方法，其特征在于，该工作方法包括以下几个步骤：
第1步、控制系统（8）控制进水管（1）将含四氯化碳的地下水沿切线方向输送至涡旋器（3）上部，空气推进装置（2）将空气输送至涡旋器（3）内部，含四氯化碳的地下水在涡旋器（3）内沿涡旋器（3）内壁旋转并与空气充分混合，反应后的清水和浮渣沿涡旋器（3）中心上升，通过钟形引流室（3-3）进入分离装置（4），反应后的沉淀和泥沙落在涡旋器（3）底部，最终从排泥管（7）排出，进入分离装置（4）的清水和浮渣在分离装置（4）内相互分离，最终浮渣从排渣管（6）排出，清水从清水排出管（5）排出。
第2步、当水位到达一号水位传感器（4-6）位置时，控制系统（8）控制清水排出管（5）和排渣管（6）开启。
第3步、当水位到达二号水位传感器（4-7）位置时，控制系统（8）控制进水管（1）减小进水流量，当水位降低至一号水位传感器（4-6）位置时，控制系统（8）控制进水管（1）增加进水流量。
第4步、当四氯化碳浓度传感器（4-5）检测到的浓度偏高时，控制系统（8）控制进水管（1）减小流量并增加空气推进装置（2）的进气量，当四氯化碳浓度传感器（4-5）检测到的浓度偏低时，控制系统（8）控制进水管（1）增加流量并减小空气推进装置（2）的进气量。
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