[實用新型]氣升式環流流化床光催化反應器

有效

• 申請號: 201120525905.2
• 申請日: 2011-12-15
• 公開（公告）號: CN202410515U
• 公開（公告）日: 2012-09-05
• 發明（設計）人: 徐航;湯紅妍;李梅;魏學峰;李欣
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/44
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司 41119
• 代理人: 陳浩

技術領域

本實用新型涉及流化床反應器領域，尤其是一種用于處理揮發性有機污染物（VOCs）的氣升式環流流化床光催化反應器。

背景技術

根據世界衛生組織（WTO，1989）的定義，揮發性有機化合物（Volatile?organic?compounds，簡稱VOCs）是一類熔點低于室溫而沸點在50~250攝氏度之間的揮發性有機化合物。VOC廣泛存在于我們生活之中，主要來源于各種涂料和粘合劑、人造板材、木器家具和油漆、塑料產品、地毯、皮革、油墨、燃料等。經檢測新裝修的室內含有100種以上的VOC，其中濃度較高的是甲醛、乙醛、苯、甲苯、氯代烴等，這些VOCs已被懷疑或確定為致癌物質或致胎兒畸形。當環境中含有較高濃度的VOCs，人們會感到如頭痛、乏力、昏昏欲睡、眼睛干澀、呼吸道刺激等不舒服的感覺。因此，VOCs已經成為人類特別是城市生活的人類生病的主要原因之一。

為了解決VOCs給人們健康帶來的惡劣影響，世界上許多國家制定了針對VOCs含量限制的法律法規。歐盟限制一定活動或設備安裝中使用有機溶劑，限制油漆、室內和車內裝飾中使用揮發性有機逸散的有機溶劑。美國限制油漆、粘合劑、溶劑、木業膠水中揮發有機物逸散。我國2002年1月1日正式實施的國家強制標準《GB18582-2001室內裝飾裝修材料內墻涂料中有害物質限量》對室內VOCs含量進行限制。但是，到目前為止我國裝修后的室內VOCs含量特別是甲醛含量均超出國家標準數十倍之多。

當前關于VOCs的處理方法主要有吸附、燃燒、冷凝、濕式氧化、光催化氧化、生物處理等方法。吸附法需要消耗大量吸附劑，燃燒需要提供較多熱量，冷凝需要提供超低溫環境，濕式氧化法需要提供氧化劑，生物處理法需要培養合適的微生物。光催化是一種新的廢氣凈化處理方法，光催化的原理是在光和催化劑的作用下產生羥自由基，羥自由基可分解VOC氣體。光催化具有投資少、運行費用低、停留時間短、高效、穩定、反應徹底、無二次污染等優勢而成為研究熱點。吳亞西等利用UV/TiO2方法處理了室內空氣中常見的苯系物、烷烴、醇、醚、醛和鹵代烴類取得良好的降解效果（吳亞西，陳烈賢.?環境科學與技術,?2003,26:6-7）。關于光催化的研究中高效光催化反應器的設計與研究室光催化氧化技術工業化過程中需要解決的焦點問題之一。根據催化劑存在的形式不同，可將光催化反應器分為兩類：一類是采用催化劑固定化技術的固定床反應器；另一類是采用粉末催化劑的懸浮式光催化反應器。流化床光催化反應器大都包括反應器殼體，反應器殼體內具有用于盛放對應的固體催化劑的反應腔，所述反應腔內設有光源，反應器殼體的頂部設有排氣口，底部設有進氣口，工作時，在所述反應腔內加入對應的催化劑，通過所述進氣口對反應腔內供氣使得催化劑達到懸浮狀態，從而與對應的氣體進行反應，反應后的氣體從所述排氣口排出。固定床反應器因催化劑固定于某特定位置而使催化活性明顯小于流化床反應器，如張彭義等利用改性TiO2方法光催化處理甲苯，流化態下去除率達88%以上，將TiO2固定與玻璃、瓷磚、日光燈上，去除率僅能達到15%~30%（張彭義，梁夫艷，陳清.?環境化學，2003,24：53-58）。但流因光催化劑顆粒均較小甚至是納米級，因此在現有的化床光催化反應器中使用時，極易被帶出反應器殼體之外，這一方面造成了催化劑的浪費，另一方面也使得反應無法連續進行，降低了反應器的工作效率；因此，有人在所述流化床光催化反應器的反應腔內加入對應的分散液以防止催化劑被氣體帶出，加入分散液后，雖然有效地防止了催化劑被帶出的問題的發生，但是，由于分散液的作用，使得固體催化劑分散不均、團聚及沉積的情況時有發生，這則從另一方面影響了反應器的反應效率。

發明內容

本實用新型的目的在于提供一種氣升式環流流化床光催化反應器，以解決現有的使用分散液的流化床光催化反應器的催化劑分散不均的問題。

為了解決上述問題，本實用新型的氣升式環流流化床光催化反應器采用以下技術方案：一種氣升式環流流化床光催化反應器，包括具有反應腔及進、出氣口的反應器殼體，所述反應腔內設有光源，反應腔內立設有兩端開口的導流筒，所述導流筒內于兩端之間具有升流通道，導流筒的外壁面與反應器殼體的內壁面之間圍成環形的降流通道，所述升、降流通道上、下端分別連通并形成循環通道，反應器殼體的進氣口與導流筒的下端口正對設置且不大于導流筒的下端口，所述光源設于導流筒內。