[發明專利]一種多塔板上布流內擴散豎式推流光催化反應器

在審

• 申請號: 201710459128.8
• 申請日: 2017-06-16
• 公開（公告）號: CN107055680A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 王家強;王偉;李懿舟
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: C02F1/32
• 分類號: C02F1/32
• 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

技術領域

本發明涉及污水處理設備，具體涉及一種多塔板上布流內擴散豎式推流光催化反應器。

背景技術

光催化反應器是發生光催化反應的場所，設計高效、便于使用的反應器，對光催化反應的科學研究和實際應用具有十分重要的作用。20世紀80年代以來，納米半導體材料多相光催化在環境保護領域獲得越來越多的關注。光催化反應在室溫下就能進行深度反應，將多種有機污染物徹底礦化去除，特別是在生物難降解的有毒有害物質的去除方面表現出突出的能力，被認為是一項極有前途的環境污染深度凈化技術。光催化反應器作為光催化反應發生的場所，其設計要求高效利用光源能量且便于使用。在液相光催化反應中，按照催化劑的存在方式，大致可以分為旋漿體反應器、固定床反應器和流化床反應器三類，其中固定床反應器種類較多，又可以分為薄膜型、填充床型和載體導光型等類型。

以上所提到的各種反應器均具有各自的優點和設計目的，但也存在對光源能量利用率不高、催化劑與反應液接觸面積小、催化劑利用不充分，難以回收、處理效率與效果不好等缺點。而且，由于現有的光催化反應器反應效率低，處理水量小的問題，導致光催化反應器一直以來還僅局限于實驗室研究，規模放大后廢水處理效率和效果達不到實際要求，難以應用于工業生產中。

發明內容：

針對現有技術的不足，本發明充分考慮到光催化在環境污染領域的研究與應用，擬提供一種多塔板上布流內擴散豎式推流光催化反應器，用于高效處理各類工業廢水。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種多塔板上布流內擴散豎式推流光催化反應器，在光催化反應器內襯附有石英套管(1)的燈管(9)，石英套管(1)與反應器同軸，反應器底部至頂部設有以石英套管(1)為軸的螺旋上升狀的塔板(2)，多個催化劑托盤(3)懸掛在上下塔板(2)之間，進水口(4)設在光催化反應器的下部，出水口(5)設置在光催化反應器的上部。

進一步地，所述的催化劑托盤(3)為網狀，均勻地呈螺旋狀地由掛鉤懸掛在光催化反應器中塔板(2)。

進一步地，所述的催化劑托盤(3)為圓狀結構或多邊形結構，為不銹鋼材料濾網制作而成。

進一步地，所述的光催化反應器的形狀為圓柱體或長方體或正方體，為不銹鋼材料制作而成。

進一步地，所述的光催化反應器的形狀為長方體，縮小了設備的體積，便于節省空間。

進一步地，所述的光催化反應器頂部還設有捕沫器(7)和排氣孔(8)。

進一步地，所述的進水口為2個，分別設直在光催化反應器的底部進水口(42)及下側部進水口(41)，在距反應器頂部8-10cm側面處設有一個出水口(5)。

進一步地，為了增加光催化反應器的反應效率，所述的2個以上的光催化反應器通過并聯、串聯或串并聯的方式組成光催化反應組。

通過閥門的開閉，可以控制2個以上的光催化反應器或光催化反應器組的串聯、并聯、和串并聯工作。

工作原理：

內擴散是分子擴散的一種形式，主要是指反應物從外表面向催化劑的孔道內部擴散以及產物從內表面擴散到外表面這兩個過程。反應物的從外表面向催化劑的孔道內部擴散以及產物從內表面擴散到外表面這兩個“內擴散”過程中，不需要外部水壓(有壓力，會產生相反的作用，阻礙反應物催化劑的孔道擴散過程，降低實際反應效率)。本發明將“內擴散”和“平推流”結合在一起，讓平推流與內擴散之間相互配合，滿足“內擴散”過程分子擴散的需求，使廢水與催化劑接觸反應過程都不被打攪、中斷，讓每次反應都徹底完整，最大限度地節約時間，實際工業級生產效率。

工作時，將待處理的廢水利用電磁閥控制進入光催化反應器中，廢水從下至上流入，隨水位逐漸上升，液面逐漸浸過光催化反應器中各層催化劑托盤3及其中的催化劑，打開電源，紫外燈管9開始工作，紫外燈管9發出的光源與廢水中的有機物充分反應，螺旋式的多塔板2結構起到引導水流方向作用；同時，廢水自下而上上升，遇到螺旋式多塔板2的阻擋會使螺旋式多塔板2之間的廢水中的有機物與催化劑托盤3中的催化劑充分反應，提高反應效率和反應效果。

本裝置通過控制電磁閥控制進入光催化反應器內的廢水流速，催化劑托盤3結構圍繞燈管9設置，有利于提高光源的利用效率，在光催化反應器內的螺旋式多塔板以及懸掛在多塔板之間的呈螺旋狀分布的催化劑托盤共同配合下，螺旋式多塔板2起到引導水流的作用，使催化劑托盤3中的催化劑與污水反應充分，提高光催化反應效率，反應完畢后，經出水口5排出。