[發明專利]一種用于水處理的多點位光催化反應裝置

無效

• 申請號: 201110317955.6
• 申請日: 2011-10-19
• 公開（公告）號: CN102424450A
• 公開（公告）日: 2012-04-25
• 發明（設計）人: 牛軍峰;丁士元;代云容
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;G01N30/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種用于水處理的多點位光催化反應裝置，主要用于光催化劑性能評價及降解有機污染物的動力學研究。

背景技術

環境污染對人類的生存和發展構成了嚴重威脅，尤其是水體污染問題成為了人們所關注的焦點問題之一。隨著經濟和工業化的快速發展，排放到水體中的難降解有毒有機污染物的種類越來越多，成分也越來越復雜。盡管目前已經有大量的污水處理設備應用于水污染的治理，也取得了一定的治理效果，但隨著污水量的增加和難降解有毒有機污染物種類的增多，常規的污水處理技術包括物理法(吸附、超濾)、化學法(化學氧化法、生物化學處理法、物理化學法)、生物法等(如吸附、活性污泥等)在污水處理方面仍存在很大的局限性，如成本高、處理不徹底、污水排放不達標等，特別是一些難降解有毒有機污染物難以被有效去除。因此，污水凈化技術及裝置的研究已經成為目前研究的熱點。

自1972年Fujishima和Honda發現利用半導體金屬氧化物TiO₂單晶電極可見光分解水以來，光催化氧化技術在環境治理方面引起了人們的廣泛關注與研究。與常規的污水處理技術相比，光催化氧化技術具有反應條件溫和、選擇性不高、操作簡便、處理徹底、毒性中間產物少等優點，是水處理領域中一項比較重要的高級氧化技術。現有的很多光催化處理裝置普遍存在光能利用效率低、裝置復雜、成本高昂等問題，直接影響了光催化技術在工業化污水治理方面應用的前景，因此研制結構簡單、操作方便、光利用率高及光催化劑性能能夠得到充分發揮的光催化處理裝置是當前國內外相關領域的研究重點。而研制利用光催化技術治理污水的裝置，其核心在于光催化處理裝置的結構設計。

目前，對光催化處理裝置尚缺少明確、統一的標準，根據光催化處理裝置的內部結構、工作狀態以及催化劑在處理裝置中存在形式和應用情況的不同，光催化處理裝置主要分為固定式和懸浮式兩類。固定床式反應器中催化劑顆粒或催化劑固定膜在反應器內處于靜止狀態，與光和空氣及液相中的反應物接觸面積小，反應速度和處理量都受到很大限制；懸浮式反應器中催化劑顆粒懸浮在氣液混合物中，增加了催化劑與氣液兩相的接觸面積，使得有效光照面積增加，光催化效率有了明顯提高。

但目前已有的懸浮式反應器只能單次處理一種或兩種樣品，而這些光催化反應器在實驗室研究和工程應用上，它們大都存在光能利用效率低、難以單次批量實驗、裝置復雜的缺點，而通過設計研制多點位光催化反應裝置則能有效避免這些問題，具有良好的應用前景。同時多點位光催化反應裝置在水處理方面的開發尚處于起步階段。

發明內容

本發明的目的在于提供一種可以批量進行光催化反應、工藝結構簡單、能耗低、高效的多點位光催化反應裝置。

本發明是通過采用以下的技術方案來實現上述發明目的。此用于水處理的多點位光催化反應裝置包括光催化反應室、磁力攪拌調速器和冷卻水循環系統；所述光催化反應室包括避光外罩、可替換截止濾光片凹槽、散熱通風扇、氙燈/汞燈光源及多點位反應容器固定板；所述冷卻水循環系統包括冷卻水循環泵和紅銅、橡膠管線；光催化反應室放置于磁力攪拌調速器上；光催化反應室下部鋪設有銅質管線，銅管通過橡膠管線連接在冷卻水循環泵上，反應室水槽內保持30.0mm的水位高以控制反應容器內反應液溫度；光催化反應室水面上部15.0mm處平置一塊多點位反應容器固定板，固定板圓孔內放置反應燒杯，用以固定反應燒杯位置；光催化反應室頂部放置氙燈/汞燈光源，光源下部的抽拉凹槽用于放置平板玻璃或者截止濾光片，以獲得一定波長的光，光源兩側裝有散熱通風扇來降低光催化反應室溫度；光催化反應室避光外罩三面密封，一面可向外拉起，用于實驗采樣。

本發明的研究裝置中，所述光催化反應室避光外罩的材質為不銹鋼，多點位反應容器固定板材質為耐高溫、抗酸堿聚四氟乙烯，反應燒杯材質為有機玻璃，或聚乙烯PE，或聚丙烯PP。

本發明的研究裝置中，采用多點磁力攪拌的催化劑分散方式。

本發明的研究裝置中，可根據實驗需要迅速的更換所需光源，所述光源分別為輻射波長范圍為190-1900nm，功率為1000W的長弧氙燈和主波長為365nm，功率為1000W的高壓汞燈。

本發明的優點在于：

1、利用多點位磁力攪拌調速器和多點位反應容器固定板實現了批量進行光催化反應研究的目的，能耗低，效率高；

2、光源下部的抽拉凹槽放置不同的截止濾光片可得到不同波長的光；

3、光催化室內光強分布均勻，密閉系統避免了外部的干擾，且反應液溫度可控，評價指標穩定；