[發明專利]模塊組合式光觸媒污染物處理系統

無效

• 申請號: 200610029354.4
• 申請日: 2006-07-25
• 公開（公告）號: CN101112680A
• 公開（公告）日: 2008-01-30
• 發明（設計）人: 楊小明
• 申請（專利權）人: 楊小明
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12
• 代理公司: 上海明成云知識產權代理有限公司
• 代理人: 周成

技術領域

本發明涉及對污染物流體進行過濾處理，更具體地指一種模塊組合式光觸媒污染物處理系統。

背景技術

光觸媒(如納米二氧化鈦)的光催化特性在1972年由日本藤嶼昭教授發現，至今已得到廣泛的研究和應用。光催化的基本原理是：當半導體氧化物(如二氧化鈦)納米粒子受到大于禁帶寬度能量的光子(如紫外光)照射后，電子從價帶躍遷到導帶，產生了電子-空穴對，電子具有還原性，空穴具有氧化性，空穴與氧化物半導體納米粒子表面的OH-反應生成氧化性很高的OH自由基，活潑的OH自由基可以把許多難降解的有機物氧化為CO2和H2O等無機物。

光觸媒應用中，最為有效的方式是直接利用紫外光源對光觸媒進行照射。因為紫外線本身對人體有傷害，因此，把光觸媒和紫外光源放置于一個具有一定體積的避免紫外線外泄的殼體中，是光觸媒技術應用的一種重要形式。而光觸媒一般是負載在一定的載體上，這樣，在一定體積的載體中，其能被紫外線照射而使光觸媒有效作用的紫外線照射比表面積的大小將成為光觸媒式污染物處理系統有效性的關鍵。

現有的光觸媒處理器中，常用的一些載體有泡沫金屬、多孔陶瓷材料、鋁蜂窩狀過濾網、金屬絲網、無紡布等，這些載體有很高的比表面積，但是，這些載體本身是有很多絲狀、條狀、塊狀、片裝的小支塊相互交錯組合在一起的，這些絲狀、條狀、塊狀、片裝的小枝塊相互重疊與阻隔，當利用紫外光線進行照射時，特別是在使用線(柱)狀光源(如直型的紫外線燈管)時，實際上由于光的直線傳播特點，只有最外側靠近光源的部分小支塊能被紫外光線照射到，而小支塊的背光面、以及很多在這些被紫外光線照射到的小支塊所形成的陰影中的其它小支塊的表面是無法被紫外光線照射到，從而其上面的光觸媒不能被有效激發而影響了系統的光催化效率，所以這些具有高比表面積光觸媒載體上的光觸媒被紫外線照射到的有效表面積卻是很小的。因此，在一定的體積下，上述的載體無法再提供更多有效的能被紫外線照射到的表面積，形成該光觸媒技術在實際應用中的一個難以突的瓶頸。

在已公開的一些技術及專利文獻中，光觸媒載體與紫外燈光源的布置方式主要有兩種：(1)光觸媒載體11做成圓柱狀，紫外光源12布置在此圓柱載體的軸上，如圖1所示；(2)光觸媒載體11做成片狀，在這些片狀載體11的兩側布置紫外光源12，如圖2所示。在這些布置方式下，根據上述的分析，光觸媒載體的表面積是不可能被紫外光全部照射到的，同時，由于這些載體上存在孔隙，紫外光線可能穿透這些載體而浪費掉；因此，由于紫外光線的直線傳播特點的存在，利用高比表面積的光觸媒載體在這些布置方式下的效果依舊是相當于類似紫外線燈管照射于一個面上的效果，其有效照射面積與由這些載體所形成的實心形體的表面積很接近，即如圓柱體的內表面積，或矩形薄板的矩形面積。

因此，如何提高光觸媒載體的有效照射的比表面積一直是業界非常關注的，特別是光觸媒處理器的體積一定的情況下，提高光觸媒載體受紫外線照射的有效比表面積，則更為業界所關注。

本申請人針對傳統的光觸媒載體存在的有效照射的比表面積低的缺點，已經申請了有關專利，提供不同的薄板組合式光觸媒載體結構，作為對污染物流體進行過濾處理系統的光觸媒處理器中的部件：其中，專利申請號200610028079.4所揭示的薄板組合式光觸媒載體結構是由數片薄板按一定的幾何形狀圍繞紫外光源排列組合于一起，紫外光源位于該幾何形狀的中央位置，每一片薄板的表面均載有光觸媒，各薄板之間留有供流體流動的間隙，稱之為徑向片狀結構，請見圖3和圖4所示。專利申請號200610028181.4所揭示的薄板組合式光觸媒載體結構是由數片薄板11沿紫外光源12的垂直軸線方向呈疊層狀排列組合于一起，紫外光源12從數片薄板11的中間部位穿過，每一片薄板的表面均載有光觸媒，各薄板之間留有供流體流動的間隙，稱之為軸向片狀結構，請見圖5和圖6所示。專利申請號200610028666.3所揭示的薄板組合式光觸媒載體結構是由數片螺旋薄板11圍繞紫外光源12的垂直軸呈螺旋狀布置，螺旋薄板11的螺旋面沿紫外光源12垂直軸線方向相互錯開有節距并形成供流體流動的間隙，稱之為螺旋狀結構，請見圖7和圖8所示。

上述所列出的專利申請雖然提出了不同結構的光觸媒載體結構，但它們均是作為光觸媒污染物處理技術中的一個重要單獨部件，處理能力較圖1、圖2所示的光觸媒載體的能力有所提高，但還不能滿足對污染物強處理的需要，在這種環境下顯得處理能力還是較弱。到目前為止，還沒有出現處理能力強、且便于產業化、標準化的污染物處理系統。

發明內容