[發明專利]一種基于光催化薄膜的固定床反應器

在審

• 申請號: 201810216516.8
• 申請日: 2018-03-15
• 公開（公告）號: CN110272086A
• 公開（公告）日: 2019-09-24
• 發明（設計）人: 祝凌燕;張勇華;單國強
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C02F1/30
• 分類號: C02F1/30;C02F1/72;C02F101/34
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及了一種基于光催化薄膜的固定床反應器，屬于光催化水處理領域。該反應器包括：1)底座、支架；2)可調節傾角的機械床，通過螺絲螺母、鋼板固定在底座；3)光反應板，將負載光催化劑的薄膜固定在光反應板上；4)模擬太陽光反應儀，將反應系統罩住，頂部設有燈具用于給反應體系提供光源，其與所述的可傾斜機械床保持平行上；5)循環水管路系統，其中包括蠕動泵、流量計、分流器，水泵用于給循環水路提供動力。本發明提供的光催化循環反應器光催化效果好、結構簡單、操作簡便、避免了光催化劑的分離等特點，可小型化應用于污水處理，實現對廢水中有毒有害的有機物的有效降解處理。

技術領域：

本發明涉及廢水處理技術領域，特別涉及一種基于光催化薄膜的固定床反應器。

背景技術：

近年來，隨著化工業的快速發展，化工生產伴隨著的各種有毒難降解污染物大量進入環境，導致水質下降，水環境問題日益凸顯。目前對于難降解的有機廢水仍缺乏有效的治理手段，傳統的處理方法雖然取得了一定的成效，但處理成本高，且存在二次污染。因此，尋找一種簡單高效、綠色環保的處理技術尤為迫切。光催化技術具有能耗低、操作便捷、使用范圍廣和無二次污染等優點，同時其僅需要太陽光作為能源便可降解環境中多種污染物，故而備受關注。

但是，目前對于光催化技術的研究主要集中在光催化劑上，而對于能用于水處理的光反應器，尤其是能運用于實際生產的光反應器極其少。光催化劑難以應用于實際生產的難題主要在于：粉末催化劑粒徑較小，難以從催化反應體系中分離回收出來，容易造成光催化劑的流失，制約了其在水處理中的實際應用。

光催化反應器已經成為消除水體中環境污染物的優選處理系統，是光催化工業應用的發展重點。美國20世紀80年代末已規模性使用光催化反應器處理地下、地表水，日本90年代初開始運用光反應裝置處理自來水中的重金屬。近年來，我國研究人員也相繼開展了光催化反應器的研制工作。曹長春等設計了一種由紫外燈和負載TiO₂的鋁板組成的反應器，在反應器上下兩端施加協同電場，用于處理染料降解，效果明顯優于一般的光催化降解。但是，由于我國光催化反應器的工業應用剛剛起步，與發達國家尚存在較大的差距。

太陽光反應器主要有以下幾種：拋物槽式光反應器、雙薄層光反應器、復合拋物面聚集光反應器和薄膜固定床反應器(TFFBR)等。中國專利(CN205820932U)公開了一種懸浮-負載混合式光催化反應器，將光催化劑填充在填料室內和負載于套筒外壁，解決了集流動相與固定相的TiO₂光催化劑于一體問題，但是反應器中紫外光穿透性差，利用率低，這導致了該反應器的處理能力受限。中國專利(CN1587085A)公開了一種轉筒式光催化反應器，在轉筒內壁涂有TiO₂薄膜或在轉筒外壁懸浮TiO₂水膜，該反應器通過調節轉筒轉速可使光催化劑和廢水均勻分布，但此反應器紫外光利用率低，此外仍存在催化劑難以從水中分離回收。

發明內容：

本發明旨在是為解決以上技術存在的不足，提供一種基于光催化薄膜的固定床反應器。該反應器具有構建成本低、傳質效率高、光利用率高、催化劑易于分離回收、實現氧向液膜有效轉移等特點。

為了實現本發明的這些目的和其它優點，提供一種光反應器，包括：

底座、支架，用于支撐和固定機械床；

可調節傾角的機械床，其與支架通過轉軸相連接，用于調節傾角和支撐放置光反應板；

光反應板，將光催化劑薄膜固定在其上，為光催化反應提供場所；

模擬太陽光反應儀，包括反應罩和燈具，其中反應罩用于將反應系統罩住，頂部的燈具用于給反應體系提供光源；

循環水管路系統，其中水泵用于給整個反應體系提供動力，流量計用于控制反應體系的水流速度。