[發明專利]一種可模塊化組裝的板式光催化反應裝置和方法

有效

• 申請號: 201410849190.4
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104556294A
• 公開（公告）日: 2015-04-29
• 發明（設計）人: 卞振鋒;陳菲菲;張明華;李和興
• 申請（專利權）人: 上海師范大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32;C02F1/72;C02F1/30
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 周云

技術領域

本發明涉及一種可模塊化組裝的板式光催化反應裝置和方法，具體為插板式光催化反應器和UV-LED燈板模塊組合的連續性凈水工藝，屬于光催化反應的裝備技術領域及紫外/可見光響應光催化劑的應用領域。

背景技術

光催化技術處理環境污染是一項具有廣闊應用前景的綠色技術，目前國際上關注較多，主要體現在其高效、快速、廉價且對環境無害，其優點是反應條件溫和、易操作，能直接利用太陽光。光催化能把自然界存在的光能轉換成為化學反應所需的能量，依靠半導體材料有效吸收光能產生具有極強還原能力和氧化能力的光生電子和空穴，在半導體催化劑表面發生直接或間接的氧化還原反應，最終將環境污染物徹底消除。幾十年來，雖然國內外許多研究人員對光催化機理以及光催化材料做了大量的基礎研究，取得了許多成果。從目前的研究來看，光催化技術實用化還有很長的一段路要走，原因在于現有光催化反應器的局限性以及對新型光催化反應器的研究不足。

發明內容

本發明的目的是提供一種可模塊化組裝的板式光催化反應裝置和方法。

本發明采用以下技術方案：

一種可模塊化組裝的板式光催化反應裝置，由催化反應器、光源系統和催化劑載體構件組成；催化反應器為板式盒體，由U形槽體、兩側端石英玻璃板和緊固件構成，U形槽體內腔面為鏡面態；若干兩端開口的提液管通過網狀固定板呈倒L狀置于催化反應器盒體內，輸氣管一端通過控氣閥連通充氣泵，另端聯接釋氣頭，釋氣頭懸掛在提液管內；光源系統包括紫外光部件和太陽能光伏動力系統，紫外光部件的UV-LED燈板固定于設有把手的支架，兩塊UV-LED燈板背向而置，燈光均朝外照射；太陽能光伏電板通過支撐架安裝于支架兩側，可張開和收攏，太陽能光伏電板、充放電控制器和蓄電池之間通過電路導線連接，形成太陽能光伏動力系統；催化劑載體構件系表面涂覆有光催化劑的玻璃絲基體網片構成，并呈折疊狀豎放填充于提液管周圍的反應槽內；板式反應器與紫外光部件相互間隔地組裝于支架中，提液管上端口跨越紫外光部件，伸向后節反應器上方，如此單元多重組合，最后設儲存槽，儲存槽的溢流口和輸液管相連，輸液管另端與回流口連通；首節反應器設進液閥，末節儲存槽設出液閥。

一種可模塊化組裝的板式光催化反應方法，太陽能光伏電板接受日光照射后產生光伏直流電，在充放電控制器的保障下一則輸入蓄電池儲存備用，另則輸送至UV-LED燈和直流充氣泵，帶動這些負載工作，催化反應器盒體內的被處理液體，與表面涂覆有光催化劑的玻璃絲基體網片接觸，在側面紫外光和頂部自然光線的照射下，玻璃絲基體網片表面的光催化材料被光激發，產生高氧化反應，使接觸到的被污染液體得到氧化降解；充氣泵產生的含氧空氣經過控氣閥、輸氣管，被受控制地送至提液管中的釋氣頭，大量微細氣泡在管中不斷上升，一邊向液體釋放氧分子，一邊利用氣泡表面產生的張力，攜帶液體呈氣液混合態舉出液面，被處理液體在提液管導流下，跨越紫外光部件，流入后節反應器，如此單元重復地向后多節流動，直至最后的儲存槽，然后在液位差的作用下，流經溢流口和輸液管，返回首節反應器，形成內循環回路，進行不斷的深化處理。通過進液閥的不斷添加和出液閥的等量輸出，實現連續的生產處理流程。

本發明采用板式反應器與紫外光部件的可模塊化組裝工作方式，是以利用太陽能光伏發電、氣力提水循環、增氧，及自然光、太陽能協同的無電費環保處理技術為特征的光催化氧化系統，具有結構簡單、組裝便捷、節能高效的實用特點。反應器與紫外光部件的多重單元組合，提高了系統流程和場地的適用范圍(不同因子的多級反應、不規則工作場地的應用等)。太陽能光伏發電并驅動直流型氣泵和UV-LED燈，不僅低壓安全可靠，而且避免了裝備在使用時的電纜拖累和材料浪費。氣力提液用作循環動力，即節能，又攪動液體，加快介質接觸反應面的更新，更增加了參與反應的氧分子，提高氧化降解效果；催化劑載體構件的網片折疊狀豎放設計優點，體現于網片的大比表面積和分布的均勻性，使催化劑更易附著網片基體，光催化反應界面更大、更均勻，玻璃絲的透光和散光性能也增強了光催化效應；本發明采用側向紫外光和頂部自然光的協同照射激勵，再加上U形槽體內腔的鏡面反射，使參與催化的光能量達到盡可能大。無二次污染，對生態環境友好，可持續應用的優勢明顯。本發明的實施，不僅適合工農業的水處理應用，還適用于環保、水產和綠地景觀水域的水質凈化。

附圖說明

附圖1是本發明結構示意圖。

附圖2是附圖1的A－A剖視圖。

附圖3是附圖2的C－C剖視圖。

附圖4是附圖1的B－B剖視圖。