[發明專利]一種非平衡態光催化反應裝置及其應用

有效

• 申請號: 201710459095.7
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107051337B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 王家強;李斌;吳立生
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: B01J8/04
• 分類號: B01J8/04;B01J19/12;C02F1/32;C02F101/16
• 代理公司: 昆明今威專利商標代理有限公司 53115
• 代理人: 賽曉剛

本發明公開了一種非平衡態光催化反應裝置及其應用，反應裝置的反應器(1)上部設有第一支管(21)，下部設有第二支管(22)，第一支管(21)上設有多個氣孔(10)，第二支管(22)上設有多個噴頭(3)，第一支管(21)與空氣壓縮機(5)通過進氣管(11)相連；第二支管(22)的入口與進水管(4)相連，進水管(4)與水泵(6)相連，反應器(1)底部設有出水管(7)；反應器(1)內設有紫外燈管和催化劑。本發明提供的光催化反應裝置結構簡單，氣液兩相在垂直方向以高速流動的狀態逆流接觸，液體與光源、催化劑涂層充分接觸，增加了接觸面積，提高了反應效率，適用各種光催化反應，尤其適用工業化處理高氨氮廢水。

技術領域

本發明屬于光催化反應技術領域，尤其涉及一種非平衡態光催化反應裝置及其應用。

背景技術

光催化技術是一種高效清潔的水處理技術，由于其具有耗能低、環境友好、選擇性低等顯著優點，得到了水處理領域的廣泛的重視和深入研究。Carey等首先報道了二氧化鈦水溶液在紫外光的照射下可使多氯連苯完全脫氯去毒，開啟了光催化作用于水處理領域的新篇章。此后，大量的深入研究表明：利用光催化技術不僅能夠多種難降解有機污染物，同時具有很好的殺菌及抑菌功能，副產物少、毒害作用低。光催化技術在水處理領域展現出了誘人的前景，并被認為是當前最具有開發前景的水處理技術。但目前光催化反應存在光能利用率低，催化劑催化效率低的缺點。

申請號為201210413835.0的中國專利公開了一種以超聲波霧化強化污水處理效果的光催化方法，將含光催化劑廢水破碎成直徑為微米級的液滴，在光源照射下，激發光催化劑產生光生活性物種催化氧化液膜中的污染物。該專利借助超聲波霧化，提高光催化劑表面利用率，防止催化劑中毒。但超聲霧化處理量小，霧化反應后搜集和液化過程效率低，不適用于工業化生產。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種非平衡態光催化反應裝置及其應用。所述光催化反應裝置能提高催化劑的催化效率和光源利用率，能有效提高反應速率，適用于廢水的處理。

本發明的技術方案如下：一種非平衡態光催化反應裝置，包括反應器1，所述反應器1上部設有第一支管21，下部設有第二支管22，第一支管21上設有多個氣孔10，第二支管22上設有多個噴頭3，第一支管21與空氣壓縮機5通過進氣管11相連；第二支管22的入口與進水管4相連，進水管4與水泵6相連，反應器1底部設有出水管7；所述反應器1內部設有紫外燈管12和催化劑。

進一步地，所述第一支管21和第二支管22為直線狀、弧線狀、方形狀、圓環狀、平面螺旋狀或立體螺旋狀。

進一步地，所述第一支管21和第二支管22的距離不少于50cm，便于形成足夠多的氣泡。

進一步地，所述出水管7與水泵6、下一級反應器的儲水罐相連，出水管7上設有電子閥8。

進一步地，所述反應器1側壁設有排氣管9，排氣管用于排出氣體，氣體中會存在氨氣以及未反應完的氨氮，故排氣管通過管道通入到酸性溶液池或其他吸收材料中，氨氮被吸收后能夠制成肥料。

進一步地，所述第二支管22上均勻設置1～5個噴頭。

進一步地，所述反應器1內壁上設有催化劑涂層或反應器1中填充催化劑。

更進一步地，所述紫外燈管12和催化劑集成在支架中，所述支架包括設置在外部的催化劑托盤13和設置在內部的紫外燈管12，催化劑托盤13的底部及四周為網狀，用于放置催化劑；所述支架頂部以及紫外燈管12與反應器蓋連接。

更進一步地，所述催化劑托盤13具有多層，相鄰兩層催化劑托盤的距離為10～40cm；所述催化劑托盤13的橫截面為多邊形或圓形。

本發明第二方面，提供所述非平衡態光催化反應裝置在處理廢水中的應用。