Устройство для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением
Полезная модель относится к пищевой промышленности и медицинской технике и предназначено для стерилизации жидкостей в тонком слое ультрафиолетовым облучением (УФ), преимущественно воды. При стерилизации жидкостей по экологическим соображениям стремятся не использовать химические реагенты, особенно галогены, такие как хлор или фтор.
Задача полезной модели: расширение функциональных возможностей установки за счет увеличения времени нахождения жидкости в зоне облучения и более эффективного воздействия на микроорганизмы за счет последействия стерилизации.
В устройстве для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, включающем вертикальный цилиндрический корпус с внутренней поверхностью на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри цилиндра вдоль его оси источник излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя, согласно техническому решению внутренняя поверхность цилиндра имеет ребристую поверхность, с гидрофильным покрытием, обладающим фотокаталитическим свойством.
Полезная модель относится к пищевой промышленности и медицинской технике и предназначена для стерилизации жидкостей в тонком слое ультрафиолетовым облучением (УФ), преимущественно воды.
В настоящее время, по экологическим соображениям при стерилизации жидкостей стремятся не использовать химические реагенты, особенно галогены, такие как хлор или фтор. Известно устройство для обеззараживания воды ультрафиолетовым (УФ) облучением [1], в котором под воздействием УФ света убиваются водоросли, бактерии, паразиты, дрожжи, плесень и другие нежелательные организмы, находящиеся в воде. Однако такое устройство не позволяет стерилизовать весь объем воды, т.к. УФ излучатель находится непосредственно в воде, а УФ воздействие эффективно только в тонком слое.
Известно устройство [2] для ультрафиолетовой стерилизации жидкостей в тонком слое путем увеличения времени нахождения жидкости в зоне облучения за счет протекания жидкости по вертикальным ребристым поверхностям, причем ребристые поверхности расположены внутри корпуса, а источники УФ (облучатели) снаружи, однако такое расположение облучателей и облучаемой поверхности не рационально, т.к. не позволяет воздействовать на всю (максимальную) поверхность облучения и облучатели используются не полностью.
Наиболее близким является устройство для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, [3], включающее вертикальный цилиндр с внутренней поверхностью на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри него источник излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя. Однако такое техническое решение не позволяет максимально использовать УФ облучение, а стерилизация жидкости не обладает последействием.
Задачей полезной модели является расширение функциональных возможностей установки за счет увеличения времени нахождения жидкости в зоне облучения и более эффективного воздействия на микроорганизмы за счет последействия стерилизации.
В заявляемом устройстве для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, включающем вертикальный цилиндрический корпус с внутренней поверхностью на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри цилиндра вдоль его оси, источник излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя, согласно техническому решению внутренняя поверхность цилиндра имеет ребристую поверхность, с гидрофильным покрытием, обладающим фотокаталитическим свойством, за счет чего увеличивается время и эффективность облучения жидкости. То что, ребристая поверхность цилиндра имеет гидрофильное покрытие позволяет тонкой пленке воды удерживаться на ребристой поверхности, чем достигается увеличение облучаемой поверхности, а значит, и время облучения.
Кроме того, ребристая поверхность цилиндра выполнена полированной, что позволяет облучать жидкость за счет отражения от стенки цилиндра, а это ведет увеличению облучаемой поверхности и времени облучения.
Кроме того, ребристая поверхность цилиндра выполнена по винтовой линии, что придает стекающей пленке как поступательное движение (сверху вниз), так и вращательное, что способствует перемешиванию жидкости, а значит увеличению облучаемой поверхности.
Кроме того, гидрофильное покрытие выполнено из тонкой прозрачной пленки, что позволяет свету без потерь проникать к внутренней поверхности и отражаться от полированной поверхности, а это увеличивает поверхность облучения.
Кроме того, гидрофильное покрытие выполнено из тонкой прозрачной пленки на основе диоксида титана (TiO 2), при этом контактный угол между каплями воды и поверхностью с гидрофильным покрытием составляет <5°, что позволяет иметь толщину водяной пленки постоянной, при этом нано-соединения из TiO2 обладают свойством фотокатализа посредством которого происходит расщепление микроорганизмов, что повышает эффективность воздействия УФ на микроорганизмы и обеспечивает последействие стерилизации, т.к. озон, образующийся от воздействия УФ облучения таким свойством не обладает.
Полезная модель иллюстрируется чертежом, где на фигуре изображено устройство для обработки жидкости в тонком слое УФ облучением.
Устройство включает цилиндрический корпус 1 с внутренней ребристой поверхностью 2 с гидрофильным покрытием 3, обладающим фотокаталитическим свойством, выполненным в частности в виде тонкой прозрачной пленки из диоксида титана, на которой образуется тонкий слой 4 жидкости 5, с входным 6 и выходным 7 патрубками, источник 8 УФ излучения, расположенный внутри корпуса 1 по его продольной оси. Входной патрубок 6 соединен с приемной камерой 9 с формирователем 10 тонкого слоя 4 жидкости 5.
Устройство работает следующим образом.
Очищаемая жидкость 5 поступает через входной патрубок 6 в приемную камеру 9 и по формирователю 10 тонкого слоя 4 стекает на внутреннюю ребристую поверхность 2 цилиндрического корпуса 1, при этом, облучаясь от источника 8 УФ излучения. Т.к. внутренняя поверхность 2 модифицирована тонким слоем наночастиц TiO2 (для придания поверхности гидрофильных и фотокаталитических свойств), то при облучении происходит инактивация микроорганизмов в тонком слое 4 жидкости 5 и фотокаталитическое окисление органических примесей на поверхности наночастиц двуокиси титана. Очищенная жидкость 5 выходит через патрубок 7.
Пример конкретного применения устройства для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением. Цилиндрический корпус 1 объемом 50 л, патрубки 6, 7 и приемная камера 10 выполнены из нержавеющей стали. Гидрофильное покрытие 3 ребристой поверхности 2 выполнено из тонкой прозрачной пленки, например, на основе диоксида титана (TiO2). Источник 8 УФ излучения типа Philips TUV имеет длину колбы 1200 мм. Устройство вырабатывает в час 4 м3 воды, что при потреблении 200 л на человека в сутки обеспечивает очищенной водой многоквартирный дом.
Заявляемое устройство позволяет доводить до потребителя очищенную стерилизованную воду обладающую последействием стерилизации (инактивированные организмы не восстанавливаются), что не достижимо при облучении только УФ.
Источники информации.
1. Патент США 
8632728, «Ultraviolet sterilizer for water pipe and water way type», 2014.
2. Авторское свидетельство СССР 1720624 «Установка для ультрафиолетового облучения жидкостей», 1990.
3. Патент РФ 2075163, «УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ЖИДКОСТИ ИЗЛУЧЕНИЕМ В ТОНКОМ СЛОЕ», 1994.
1. Устройство для обработки жидкости в тонком слое ультрафиолетовым облучением, включающее вертикальный цилиндрический корпус с внутренней поверхностью, на которой образуется тонкий слой жидкости, смонтированный внутри него источник УФ излучения, входной и выходной патрубки, сообщающиеся с полостью цилиндра, приемную камеру с формирователем тонкого слоя, отличающееся тем, что внутренняя поверхность цилиндра имеет ребристую поверхность с гидрофильным покрытием, обладающим фотокаталитическим свойством.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребристая поверхность цилиндра выполнена полированной.
3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что ребристая поверхность цилиндра выполнена по винтовой линии.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что гидрофильное покрытие выполнено в виде тонкой прозрачной плёнки.
5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что гидрофильное покрытие, обладающее фотокаталитическим свойством, выполнено на основе диоксида титана.
РИСУНКИ
