[發明專利]光催化反應器核心元件

在審

• 申請號: 201810791335.8
• 申請日: 2018-07-18
• 公開（公告）號: CN109126657A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 孫賓;紀曉寰;朱美芳;鄧鋒;陳龍;敖翔
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B01J19/00
• 分類號: B01J19/00;B01J19/12
• 代理公司: 上海統攝知識產權代理事務所(普通合伙) 31303
• 代理人: 金利琴

本發明涉及一種光催化反應器核心元件，主要由極性體系a以及分布在極性體系a中的極性體系b構成，極性體系a是由高分子鏈之間相互纏結形成的具有網絡結構、吸附性能和極性的整體，極性體系b是由表面含光催化反應位點的納米粒子以及吸附在納米粒子表面的表面活性劑構成的具有吸附性能和極性的整體，極性體系a的吸附性能高于極性體系b，極性體系a和和極性體系b同為正極性或負極性，極性體系a的極性弱于極性體系b。本發明的光催化反應器核心元件中極性體系a和極性體系b分別起到吸附?存儲和吸附?反應的作用，二者之間進行傳質保持反應持續不斷地進行，且光催化反應器核心元件可以多次回收，重復利用，降低了生產成本，有極好的推廣價值。

技術領域

本發明屬于光催化反應器領域，涉及一種光催化反應器核心元件。

背景技術

光反應器是將吸附技術與光催化技術結合的水處理裝置，從上世紀末起，世界范圍內興起了眾多以光催化反應技術為主體工藝的水處理設施。進入新世紀以來，隨著我國膜產品的不斷成熟和發展，光催化反應器憑借優異的水處理表現，已在水處理技術領域占有重要地位。因此可以預見，以結合光催化和自由基等為代表的高級氧化技術開發的光催化反應器將在廢水深度處理甚至給水領域快速發展。

光催化反應器如膜反應器的構型取決于膜組件，它是將膜固定在反應器中，清液側連接抽吸泵的組合體，目前應用最多的是平板膜組件、管式反應器和中空纖維膜組件。如專利CN106669412A提供了一種簡易的以紫外燈為核心的光催化箱體；專利CN206965703U提供了一種管式的光催化反應體系。其優點在于便攜，組裝簡易，但缺點在于其內部的催化劑體系單一，一般是單一的高分子吸附體系或是直接使用金屬催化劑負載在反應器內部。

目前大多數的專利中，所使用的光催化劑大多都是直接接觸被反應物，催化劑容易中毒和失活，部分還需要回收；而以高分子基體為催化劑載體的催化體系，強度低，重復使用率低，且高分子基體與催化劑金屬的相容性差。

因此，研究一種高強度且可重復使用的光催化反應器元件具有十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中存在的問題，提供一種高強度且可重復使用的具有吸附-遷移功能反應體系的光催化反應器核心元件。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案為：

光催化反應器核心元件，主要由極性體系a以及分布在極性體系a中的極性體系b構成；

極性體系a是由高分子鏈之間相互纏結形成的具有網絡結構、吸附性能和極性的整體，極性體系b是由表面含光催化反應位點的納米粒子以及吸附在納米粒子表面的表面活性劑構成的具有吸附性能和極性的整體；極性體系a不局限于高分子材料，部分帶孔隙的無機材料如陶瓷、金屬摻雜陶瓷同樣適用于本發明；極性體系a和極性體系b可以同為無機體系，也可以同為有機體系；

極性體系a的吸附性能高于極性體系b，極性體系a和和極性體系b同為正極性或負極性，極性體系a的極性弱于極性體系b。

極性體系a的作用是進行吸附和存儲，被反應物存儲在極性體系a中，極性體系b的作用是吸附和反應，被反應物與極性體系b中的光催化反應位點接觸后被催化降解，由于極性體系a的吸附性能高于極性體系b，因而被反應物在極性體系a中富集，同時又由于極性體系a的極性弱于極性體系b，因而極性體系b中的被反應物反應完成后，極性體系a吸附和存儲的被反應物在濃度梯度和靜電引力的作用下可自發遷移到極性體系b的光催化反應體系中，達到繼續進行反應的效果，使反應可以持續不斷的進行。本發明的光催化反應器核心元件，反應后的光催化反應器核心元件可以多次回收，重復利用，降低了生產成本，有極好的推廣價值。

光催化反應器核心元件還包括容置極性體系a的容器，容器使用鋁箔作為內層反射層，可以達到發射紫外光的作用，最大化利用光能，同時極性體系a的正下方架設團簇狀微孔曝氣頭集群，該結構能夠強化重點反應區域氧氣供給。