[發明專利]一種聚光強化型太陽能光催化反應器

有效

• 申請號: 201710098532.7
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106830171B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 段建國;王亞雄;赫文秀;郭貴寶
• 申請（專利權）人: 內蒙古科技大學;內蒙古博特科技有限責任公司
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F101/30
• 代理公司: 北京興智翔達知識產權代理有限公司 11768
• 代理人: 蔣常雪

本發明公開了一種聚光強化型太陽能光催化反應器，包括兩組平行且形成高度落差的槽式聚光反應裝置，槽式聚光反應裝置中的石英玻璃反應管置于槽式聚光鏡的聚焦位置處并用支架支撐；定日跟蹤系統連接并支撐槽式聚光鏡；兩組槽式聚光反應裝置之間，分別通過冷卻管和循環管連接，形成閉合循環通路；循環管的低位端設置開口并連接給料管，給料管依次連接給料泵和反應液容器；循環管的高位端設置開口并連接三通接頭，分別連接緩沖穩壓罐和采樣管。本發明通過利用石英玻璃反應管的優良透光性、定日跟蹤系統的特點、槽式聚光鏡的聚光作用以及反光罩的二次補光作用，提高了對太陽光的綜合利用效率，為光催化反應提供了足夠的太陽光光照強度。

技術領域

本發明涉及一種聚光強化型太陽能光催化反應器，用于液體有機污染物的光催化降解，屬于光催化技術領域。

背景技術

環境和能源是直接影響人類生存和發展的重大問題。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、難降解的污染物如化學藥劑、農藥、重金屬以及亞硝酸鹽等進入環境，尤其是水資源，導致嚴重水質污染。目前對難生化降解的有機廢水，由于技術、經濟等原因，仍缺乏有效的治理手段。光催化作為一種最有希望解決環境和能源問題綠色技術之一，不僅可在環境領域應用，如利用光能降解環境中的有機和無機污染物和實現污水處理，而且也可以應用于能源領域，如脂肪酸光催化脫羧生成少一個碳原子的烷烴及光催化水分解制氫能。因此光催化技術及其裝置的研究成為目前研究的重點。

而太陽光是一種取之不盡、用之不竭的能源，陽光中有4%～6%的光能激發催化劑，如果能將這部分光用于光催化反應，該技術將有很大的實際應用潛力。我國地域遼闊，年日照時間大于2000h的地區約占全國國土面積的2/3，處于利用太陽能較有利的區域內,近年來，國內外對太陽能光催化技術在各污水處理、有機物降解方面取得了一定的成果，而合理地設計光催化反應器是光催化技術開發的關鍵影響因素之一。目前國內外關于不同太陽能光催化反應器開發設計比較活躍，但光催化反應器仍存在光源利用效率和傳質效率低、裝置復雜、受光強度不均等問題，這將制約光催化反應器技術的開發，同時反應器是否適用于實際應用或者大批量處理仍然是考慮的問題。

發明內容

針對上述現有技術中存在的問題，本發明提供了一種聚光強化型太陽能光催化反應器，采用多種措施增強太陽光的光照強度和利用率，以強化的太陽光作為光催化反應的光源，并提供其他有利的光催化反應條件，從而使光催化反應高效進行。

本發明采用的技術方案：一種聚光強化型太陽能光催化反應器，主要包括兩組平行且形成高度落差的槽式聚光反應裝置，所述槽式聚光反應裝置主要包括石英玻璃反應管、槽式聚光鏡、定日跟蹤系統和支架；石英玻璃反應管置于槽式聚光鏡的聚焦位置處，并用連接石英玻璃反應管和槽式聚光鏡的支架支撐；定日跟蹤系統連接并支撐槽式聚光鏡；兩組槽式聚光反應裝置之間，一端通過冷卻管連接同側的兩根石英玻璃反應管，另一端通過循環管連接同側的兩根石英玻璃反應管，形成閉合循環通路；循環管的低位端設置開口并連接給料管，給料管依次連接給料泵和反應液容器；循環管的高位端設置開口并連接三通接頭，三通接頭的另外兩端分別連接緩沖穩壓罐和采樣管。

進一步優化的，所述石英玻璃反應管的上方設置反光罩，并用連接反光罩和石英玻璃反應管的支架支撐。

進一步優化的，所述反應液容器內設置攪拌裝置；進一步優化的，所述攪拌裝置為懸臂式攪拌器。

進一步優化的，所述冷卻管為蛇形冷卻管。

進一步優化的，兩組槽式聚光反應裝置之間的高度落差為5-100cm；所述槽式聚光鏡的聚焦倍數為20-100。

進一步優化的，石英玻璃反應管與冷卻管及循環管的連接處采用金屬波紋管固定。因為利用金屬波紋管具有的彈性作用，可以解決受高溫應力效應導致石英玻璃反應管端口撕裂的問題，使石英玻璃反應管在微正壓條件下正常使用。