[發(fā)明專利]太陽能光催化反應(yīng)器及具有該裝置的光催化水處理系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810011741.8
• 申請日: 2018-01-05
• 公開（公告）號: CN107935104A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孟祥睿;王小瑾;李迎雪;張?zhí)鞓?/a>
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州大學(xué)
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/461;C02F1/72
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化技術(shù)領(lǐng)域，具體的說，涉及了一種太陽能光催化反應(yīng)器及具有該裝置的的光催化水處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)

21世紀(jì)人類社會迅猛發(fā)展，但是當(dāng)代資源和生態(tài)環(huán)境問題也愈發(fā)突出，開源節(jié)流是必須要選擇的道路。太陽能清潔環(huán)保，總量巨大，是不錯的替代能源。同時，我國面臨著嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，特別是水污染問題日益突出，而傳統(tǒng)的物理和生物水處理技術(shù)又不能得到滿意的結(jié)果。

光催化水處理技術(shù)是近20年才出現(xiàn)的水處理技術(shù)，光催化水處理技術(shù)無二次污染，成本相對低廉的特點使之成為最受關(guān)注的污水處理技術(shù)。光催化技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于烷烴，醇，染料，芳香烴化合物，殺蟲劑等有機(jī)污染物的降解凈化。但是，光催化響應(yīng)的光波長均處于小于400nm的紫外區(qū)域，同時，紫外輻射僅占到地球表面太陽輻射總量的4%左右。所以一般用改性催化劑擴(kuò)展光譜響應(yīng)范圍或者使用人造紫外光源來提高效率，人造光源的紫外波段光強(qiáng)高于太陽光，但是，使用高中壓燈具耗電量大且壽命較短，使水處理成本升高。

為了解決以上問題，人們一直在尋找一種理想的技術(shù)解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，從而提供一種設(shè)計科學(xué)、具有高聚光比、光伏發(fā)電效率高、光催化水處理效率高，清潔環(huán)保，降低應(yīng)用成本的一種太陽能光催化反應(yīng)器及具有該裝置的光催化水處理系統(tǒng)。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種太陽能光催化反應(yīng)器，包括內(nèi)腔、設(shè)于所述內(nèi)腔中的電極板、安裝在所述內(nèi)腔中的金屬網(wǎng)以及多節(jié)光伏電池，

其中，所述內(nèi)腔設(shè)置有入水口和出水口，內(nèi)腔的上端是透光玻璃，所述電極板的一側(cè)為陽極板，另一側(cè)為陰極板，所述金屬網(wǎng)位于所述陽極板與所述陰極板之間，所述金屬網(wǎng)上設(shè)置有固載型光催化劑，待處理水充滿所述內(nèi)腔，多節(jié)所述光伏電池分別位于所述內(nèi)腔的兩側(cè)，每一側(cè)的多節(jié)所述光伏電池傾斜設(shè)置，所述光伏電池外接光伏發(fā)電系統(tǒng)，光源通過所述透光玻璃匯聚至所述內(nèi)腔中，所述待處理水在所述內(nèi)腔中降解。

基上所述，所述光伏電池外側(cè)覆蓋有透光玻璃蓋板。

基上所述，每一側(cè)的多節(jié)所述光伏電池與所述內(nèi)腔的壁面之間通過導(dǎo)熱膠連接。

基上所述，所述陰極板與所述陽極板平行設(shè)置，所述陰極板與所述陽極板的高度與所述金屬絲網(wǎng)的高度相等。

基上所述，所述內(nèi)腔呈長方體形狀，所述太陽能光催化反應(yīng)器沿寬度方向的剖截面呈等腰梯形。

本發(fā)明的另一個方面提供一種太陽能光催化水處理系統(tǒng)，包括：

如上所述的太陽能光催化反應(yīng)器；

水貯藏器，用于儲存待處理水，所述水貯藏器通過水泵與所述太陽能光催化反應(yīng)器的入水口連接；

聚光分光裝置，所述聚光分光裝置安裝于所述太陽能光催化反應(yīng)器的上方，用于為所述太陽能光催化反應(yīng)器提供光源；

光伏控制器，所述光伏控制器分別連接所述光伏電池的正極和負(fù)極，所述光伏控制器的輸出正極連接所述太陽能光催化反應(yīng)器的陽極板，所述光伏控制器的輸出負(fù)極連接所述太陽能光催化反應(yīng)器的陰極板；

所述光伏電池通過所述光伏控制器向所述太陽能光催化反應(yīng)器的內(nèi)腔輸出電壓和電流，從而使得在所述太陽能光催化反應(yīng)器內(nèi)同時進(jìn)行待處理水的光催化反應(yīng)和電化學(xué)催化反應(yīng)。

基上所述，所述光催化水處理系統(tǒng)還包括磁力攪拌器，所述磁力攪拌器安裝于所述水貯藏器的下方。

基上所述，所述聚光分光裝置包括槽式反射器、安裝在所述槽式反射器的反射光路聚集處的二次平面反射器以及安裝在所述二次平面反射器的反射光路上的菲涅爾透鏡，所述太陽能光催化反應(yīng)器安裝于所述菲涅爾透鏡的下方。基上所述，所述菲涅爾透鏡匯聚太陽光，同時將太陽光色散成不同范圍的光譜。

基上所述,所述菲涅爾透鏡將太陽光中的短波長光匯聚至所述太陽能光催化反應(yīng)器的內(nèi)腔的上端，將太陽光中的長波長光匯聚至所述太陽能光催化反應(yīng)器的所述光伏電池上。

本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進(jìn)步，具體的說，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

1、通過在太陽能光催化反應(yīng)器內(nèi)腔中設(shè)置陰極板和陽極板，在太陽能光催化反應(yīng)器內(nèi)形成穩(wěn)定電場，通過光伏電池發(fā)的直流電能可以直接通向太陽能光催化反應(yīng)器中的電極板，可以與光催化效能產(chǎn)生協(xié)同作用，光催化氧化和電化學(xué)氧化都能充分發(fā)揮各自功效，聯(lián)合提高廢水處理的效率。