[發明專利]一種光催化反應裝置及其應用

有效

• 申請號: 201210032948.6
• 申請日: 2012-02-14
• 公開（公告）號: CN102553509A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 丁葉民;馬建鋒
• 申請（專利權）人: 江蘇星晨環保集團有限公司
• 主分類號: B01J19/12
• 分類號: B01J19/12;C02F1/32
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤;李曉峰

技術領域

本發明屬于環境保護中污水處理技術領域，涉及一種光催化反應裝置及其應用。

背景技術

傳統的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問題，污水治理一直得不到好的解決。納米技術的發展和應用很可能徹底解決這一難題。1972年，A.Fujishima和K.Honda在n型半導體TiO₂電極上發現了水的光電催化分解作用，TiO₂氧化活性較高，化學穩定性好，對人體無毒害，成本低，無污染，應用范圍廣，因而最受重視，是目前應用最廣泛的納米光催化材料，也是最具有開發前途的綠色環保型催化劑。

研究表明，納米TiO₂能處理多種有毒化合物，可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機物、有機磷殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為CO₂、H₂O等無害物質。但到目前為止納米光催化TiO₂技術仍未在廢水處理方面得到廣泛應用，主要是因為納米顆粒分離困難，沒有簡單適用的處理設備。

通過納米顆粒在載體表面負載，可以解決顆粒分離的問題。但負載有納米顆粒的載體浸泡于水中的時候，激發光必須透過較厚(往往是數厘米以上)的溶液才能照射到催化劑上。而事實上，無論是在紫外光區還是可見光區，有機物溶液(尤其是帶色有機物廢水)都會有不同程度的光吸收，這勢必會引起激發光不同程度的光損失，使得到達催化劑表面的光強度下降，從而使得光生電子和空穴的產率下降，最終使得污染物的降解效率降低。

專利CN100509639C公開了一種斜板式光電催化反應器，可以獲得較好的水相薄膜促進光催化反應，但燈置于斜板外側，會有光的損失。同樣，CN101774661A，CN102030387A，CN101993129A幾個專利公開的方法都是將激發光源放置于催化劑負載板的側面，會有光能的損失。為了提高降解效率，只能提高激發光源的功率，這樣就增加了運行能耗。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種光催化反應裝置。該裝置的網狀筒體軸向水平放置，使該網狀筒體的下半部分置于待處理污水中，連續滾動，可以在網狀筒體上形成較薄的液膜，網狀筒體呈錐臺形，有利于液體流動，網狀筒體有多層，網狀筒體的上部設有反光罩，以充分利用紫外光，并使得網狀筒體的內外面都可以參與催化反應，擴大了反應面積。

本發明的另一目的在于提供一種光催化反應裝置在污水處理中的應用。

本發明的目的可以通過以下技術方案實現：

一種光催化反應裝置，包括至少一層網狀筒體，所述網狀筒體的表面負載有TiO₂涂層，所述網狀筒體的兩端均設有網狀封頭和空心軸，所述的空心軸內套有石英管，所述的石英管內設有紫外光源，所述的網狀筒體軸向水平設置，且所述網狀筒體的上部設有反光罩。所述反光罩罩住網狀筒體的上部，沒有被反光罩罩住的網狀筒體的其余部分浸沒在待處理的廢水中。優選的反光罩罩住網狀筒體的上半部分，網狀筒體的下半部分浸沒在待處理的廢水中。

上述的光催化反應裝置，其在于所述的網狀筒體為錐臺形，所述反光罩的形狀與所述網狀筒體的上部形狀相吻合。錐臺型網狀筒體側面的傾斜角度α為10°～20°。

上述的光催化反應裝置，其在于所述的網狀筒體為1～6層。優選為2～4層。更進一步優選為3層。

上述的光催化反應裝置，其在于所述反光罩的內側為鏡面或涂有反光材料。

上述光催化反應裝置在污水處理中的應用。

操作時，將網狀筒體軸向水平設置在污水池中，將網狀筒體的下半部分的盡量多的浸沒在待處理污水中，打開紫外燈，由電機帶動空心軸和網狀筒體轉動，轉速在25～30轉/分鐘，網狀筒體為多層時，各層的網狀筒體可以以相同的速度轉動，或通過多個電機或一個電機帶動變速齒輪以不同的速度轉動。

本發明的有益效果是：

裝置的網狀筒體連續滾動，可以形成較薄的液膜；錐臺形網狀筒體有利于液體流動形成液膜，而不是水滴，紫外光源置于網狀筒體內部可以保證激發光不流失浪費。

試驗證明：對于含金橙II濃度在100mg/L的廢水，經過設有有三層網狀筒體的該設備持續處理3h之后的出水金橙II的去除率達90％。

附圖說明

圖1是本發明裝置的的結構示意圖。

圖2是設有反光罩的網狀筒體的示意圖。

圖3是去除反光罩后網狀筒體示意圖。

圖4是網狀筒體內層結構示意圖；