[實用新型]基于活性炭負載納米TiO2的光催化氧化反應器

有效

• 申請號: 201520351444.X
• 申請日: 2015-05-24
• 公開（公告）號: CN204689799U
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 康潔;曲建林;朱雪丹;李剛;于春霞;楊水蘭
• 申請（專利權）人: 西安科技大學
• 主分類號: C02F9/08
• 分類號: C02F9/08;C02F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及水體環境污染的處理領域，具體涉及一種基于活性炭負載納米TiO₂的光催化氧化反應器。

背景技術

近年來，隨著我國經濟的快速發展和人民生活水平的提高，大量有毒難降解污染物如藥品、農藥、染料、表面活性劑、重金屬以及亞硝酸鹽等進入環境，尤其是江、河、湖、海，導致水質下降和化學性水污染事件的發生。在水污染治理方面，化工廢水尤其是含有苯環、多環類有機污染物的治理成為人們關注的焦點。因此，保護和改善環境是構建環境友好型和諧社會，同時實現我國社會經濟可持續發展的重要任務。傳統污染物處理方法不僅不能徹底消除降解污染物，還容易造成二次污染，且使用范圍狹窄，僅僅適合特定的污染物，同時還伴隨著能耗高，不適合大規模推廣使用，無法實現在線實時連續快速高效處理廢水污染物等缺點。利用光催化氧化技術降解和消除污染物得到人們越來越多的關注，光催化氧化技術作為一種真正環境友好的新型綠色污染處理技術，有操作簡便、高效節能、反應條件溫和、可減少二次污染等眾多優點。對于光催化技術的研究主要分為兩部分，一、對光催化劑的合成研究；二、光催化反應條件的研究。其中，在對反應條件的研究中，為了能讓光催化氧化反應高效而穩定的進行，人們設計出相應的反應器來為光催化反應提供良好的平臺。光催化反應器是光催化氧化技術處理污染物的核心部分，它作為光催化氧化反應的主體設備，決定了對光源的利用率和催化劑活性的發揮等問題，而這兩個因素又決定了光催化反應的效率。因此，制造一個在線實時連續快速高效處理廢?水污染物的光催化反應器是進行光催化降解污染物的重要環節之一。

實用新型內容

為解決上述問題，本實用新型提供了一種基于活性炭負載納米TiO₂的光催化氧化反應器，體現了光源利用率和催化劑活性的最優組合，且能夠最大程度提高整個反應體系的反應效率，從而達到在線實時連續快速高效、節能、穩定等目的。

為實現上述目的，本實用新型采取的技術方案為：

基于活性炭負載納米TiO₂的光催化氧化反應器，包括反應器筒體，所述反應器筒體為直徑25cm，高為67cm的圓柱形磨砂雙層玻璃管，在兩層玻璃管之間裝有一層反光紙，所述反應器筒體內設有三支裝有紫外燈管的石英玻璃冷阱管，并用石英冷阱包裹，這樣既可以保證高透光率，又可避免紫外燈與污水直接接觸，同時由于紫外燈長時間的使用，溫度太高會耗損燈的壽命，而冷阱可以起到降溫的作用，延長了燈的壽命，起到節約能源的作用；而且中燈外反應區的安裝方式可以使光能的利用率達到最大。所述反應器筒體下部分別安裝進水管和進氣管，所述進水管與進氣管之間設有膜片式微孔曝氣器，所述反應器筒體上部有出水管，所述出水管前安裝不銹鋼絲網，防止催化劑流失；反應器上部是沉降區，底部是回流區，同時由于上浮氣泡的作用，在升流區和降流區之間產生密度差，驅使流體夾帶固體催化劑在兩區之間循環流動，增加了待處理液在反應器內的停留時間，有利于反應液更加充分的反應。頂部的放大段形成了緩沖區，使得氣、固、液三相分離，所述反應器筒體上端安裝有固定蓋板，所述固定蓋板一側設有出氣口。

作為優選，所述反應器筒體內裝有一定量的TiO₂/AC。

作為優選，所述紫外燈管的功率為3*300W。

作為優選，所述紫外燈管的長度為22.5cm，直徑1.8cm。

作為優選，所述紫外燈管的光強為4.05mW/cm²，使用壽命為1000h。

作為優選，所述進水管安裝有一水量調節閥，所述進氣管上設有一氣體流?量控制器。

本實用新型具有以下有益效果：

1、反應器內的紫外燈置于中間，并用石英冷阱包裹，這樣既可以保證高透光率，又可避免紫外燈與污水直接接觸，同時由于紫外燈長時間的使用，溫度太高會耗損燈的壽命，而冷阱可以起到降溫的作用，延長了燈的壽命，起到節約能源的作用。而且中燈外反應區的安裝方式可以使光能的利用率達到最大。

2、反應器下部分別安裝進水管和進氣管，進水管與進氣管之間有微孔曝氣板間隔；反應器上部有出水管，出水管前安裝不銹鋼絲網防止催化劑流失；

3、反應器上部是沉降區，底部是回流區，且在反應器的底部安裝有環狀曝氣頭來產生氣泡，給反應器內充入了氧氣，加快了光降解反應的速率；

4、由于上浮氣泡的作用，在升流區和降流區之間產生密度差，驅使流體夾帶固體催化劑在兩區之間循環流動，增加了待處理液在反應器內的停留時間，有利于反應液更加充分的反應。頂部的放大段形成了緩沖區，使得氣、固、液三相分離。