專利名稱：多管式單光源光催化氧化水處理反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于水處理的反應(yīng)器，具體地說(shuō)是多管式光催化氧化水處理反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
多年來(lái)，研究人員采用了包括生物處理，化學(xué)處理，熱處理，催化氧化，相轉(zhuǎn)移和光解等方法應(yīng)用于水處理中。但目前這些方法，都存在著局限，而且處理費(fèi)用太高。而光催化作為一種新型的污染處理技術(shù)自上個(gè)世紀(jì)70年代出現(xiàn)以來(lái)，以其能完全降解環(huán)境中的污染物，加上費(fèi)用相對(duì)較少，日益受到研究人員的重視。光催化原理簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是一些半導(dǎo)體材料(Ti02，SnO2, ZnO, ZnS, CdS等)在紫外線的照射下階帶電子會(huì)被激發(fā)到導(dǎo)帶，從而產(chǎn)生具有很強(qiáng)反應(yīng)活性的電子(e) —空穴 (h + )對(duì)，這些電子一空穴對(duì)遷移到半導(dǎo)體表面后，在氧化劑(如02，H2O2，O3, Cl2等)或還原劑(如污染物或小分子有機(jī)物)作用下，可參與氧化還原反應(yīng)，從而起到降解污染物的作用。在這些半導(dǎo)體催化劑(Ti02，ZnO, CdS等)中，TiO2化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、難溶、無(wú)毒、成本低、催化效率高，對(duì)于難降解有機(jī)物如苯系化合物，氯系有機(jī)物等，都非常有效。正因?yàn)門(mén)W2的這些優(yōu)點(diǎn)，被廣泛用于光催化處理多種有機(jī)廢水。光催化反應(yīng)器作為反應(yīng)的主體設(shè)備，其決定了催化劑活性的發(fā)揮和對(duì)光的利用等問(wèn)題，而這兩個(gè)因素直接決定了光催化反應(yīng)的效率。一個(gè)成功的反應(yīng)器必然體現(xiàn)了催化劑活性和光源利用的最優(yōu)化組合。所以， 如何提高對(duì)光源的利用率及使催化劑活性得到最大發(fā)揮已成為反應(yīng)器研制和開(kāi)發(fā)的中心， 也是光催化研究的重點(diǎn)之一。目前，光催化氧化反應(yīng)器在國(guó)內(nèi)主要處在實(shí)驗(yàn)室階段，還沒(méi)有得到大規(guī)模的廣泛的應(yīng)用。國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局公開(kāi)號(hào)CN 1420087A公開(kāi)了一種新型的固定膜光催化水處理系統(tǒng) (申請(qǐng)?zhí)?2157691. 2)，其中實(shí)現(xiàn)了光催化氧化的應(yīng)用，處理效果較好，但處理系統(tǒng)體積較大，系統(tǒng)設(shè)備相對(duì)費(fèi)用高，并且處理效率不高。
發(fā)明內(nèi)容1.發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種用于水處理的反應(yīng)器，具體地說(shuō)，是利用 TiO2光催化作用處理微污染飲用水源水或有機(jī)廢水的反應(yīng)器。通過(guò)紫外線照射TW2發(fā)生光催化作用，使得處理有機(jī)污水高效低耗，具有更大普適性。2.技術(shù)方案本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下多管式光催化氧化水處理反應(yīng)器，包括光系統(tǒng)和反應(yīng)器，光系統(tǒng)包括反光器、光源和光學(xué)透鏡，反光器位于反應(yīng)器的一側(cè)，反應(yīng)器的中心軸線與反光器的中心連線重合。這樣可以保證光系統(tǒng)產(chǎn)生的光可與反應(yīng)器中的石英管盡量平行。反光器為凹面鏡，表層材料為拋光的陽(yáng)極氧化鋁，光源置于反光器中，位于光學(xué)透鏡的焦距上。光源發(fā)出的光分成兩部分，一部分直接經(jīng)透鏡折射后到達(dá)反應(yīng)器，另外一部分光經(jīng)反光器反射進(jìn)入反應(yīng)器。反應(yīng)器采用玻璃管作為外殼，反應(yīng)器中內(nèi)置石英管，石英管外壁負(fù)載有TiO2涂層， 石英管使用聚四氟乙烯板固定，石英管呈三角形排列。光源為低壓鹵素?zé)簟iO2涂層采用溶膠一凝膠法負(fù)載在石英管外壁。反光器是凹面鏡，表層是拋光的陽(yáng)極氧化鋁。反應(yīng)液體由泵從水箱輸送到反應(yīng)器，本反應(yīng)裝置設(shè)計(jì)為連續(xù)進(jìn)水，待處理液從進(jìn)水口進(jìn)入反應(yīng)器，處理好的水從出水口排出。3.有益效果本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果為本實(shí)用新型已經(jīng)達(dá)到中試規(guī)模，用于去除一些有機(jī)物時(shí)，去除率可達(dá)95%。可連續(xù)操作，一般不存在后處理問(wèn)題， 中間不必停工；直接將光傳至催化劑，減少了反應(yīng)器和反應(yīng)液對(duì)光的吸收和散射；光沿著石英管傳播，減少了光到暴露催化劑的誤差，因而提高了光化學(xué)轉(zhuǎn)換的量子產(chǎn)率；單位體積反應(yīng)液內(nèi)可被照射的催化劑面積顯著增大。并易于實(shí)用化、商品化、工業(yè)化。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。在圖1中，本反應(yīng)器由光系統(tǒng)1和反應(yīng)器2構(gòu)成，主要包括反光器3、光源4、光學(xué)透鏡5、石英管6、泵7、水箱8、進(jìn)水口 9和出水口 10構(gòu)成。反應(yīng)器2可采用玻璃外殼，光源4采用1200W的低壓鹵素?zé)?，反光?距反應(yīng)器2 為0. 056m,反光器表層鍍上一層陽(yáng)極氧化鋁，光學(xué)透鏡6焦距為0. 056m,可使射出的光線與石英管的夾角為3° — 5°。反應(yīng)液先放置在水箱8中，由泵7以連續(xù)流打入反應(yīng)器。反應(yīng)液由進(jìn)水口 9進(jìn)入反應(yīng)器后，反應(yīng)液在石英管6管外流動(dòng)，光波沿著石英管在管內(nèi)傳播，傳播的同時(shí)有部分光波被涂在管外的催化劑吸收而將其激活，激活的催化劑與管外的反應(yīng)液接觸而將其降解。降解后的水由出水口 10排除。光源4發(fā)出的紫外光一部分經(jīng)反光器3的反射，另外一部分經(jīng)光學(xué)透鏡5的折射， 進(jìn)入石英管傳播。反應(yīng)器2是一半徑0.25m，長(zhǎng)0.6m的玻璃管，內(nèi)置1200根石英管(外徑do = 0.01m，壁厚w = 0.001m，長(zhǎng)L = lm)，管壁粗糙度γ =5m —\管子用兩塊聚四氟乙烯板 (teflon板)固定，每塊板上有1200個(gè)孔，管子呈三角形均勻排列。反應(yīng)器體積0. 12m3催化劑面積22. 61m2κ (催化劑面積比液體體積)=376.8m2/m3反應(yīng)液體積0. 6 m3 (石英管，反應(yīng)液各占50%體積)。
權(quán)利要求1.一種多管式單光源光催化氧化水處理反應(yīng)器，包括光系統(tǒng)(1)和反應(yīng)器(2)，其特征在于光系統(tǒng)(1)包括反光器(3)、光源(4)和光學(xué)透鏡(5)，反光器(3)位于反應(yīng)器(2)的一側(cè)，反應(yīng)器(2)的中心軸線與反光器(3)的中心連線重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管式單光源光催化氧化水處理反應(yīng)器，其特征是反光器 (3)為凹面鏡，表層材料為拋光的洋機(jī)氧化鋁，光源(4)置于反光器(3)中，位于光學(xué)透鏡 (5)的焦距上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管式單光源光催化氧化水處理反應(yīng)器，其特征是反應(yīng)器 (2)采用玻璃管作為外殼，反應(yīng)器(2)中內(nèi)置石英管(6)，石英管(6)外壁負(fù)載有TiO2涂層， 石英管(6)使用聚四氟乙烯板固定，石英管(6)呈三角形排列。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管式光催化氧化水處理反應(yīng)器，其特征是光源(4)為低壓鹵素?zé)簟?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管式光催化氧化水處理反應(yīng)器，其特征是TW2涂層采用溶膠一凝膠法負(fù)載在石英管(6)外壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多管式光催化氧化水處理反應(yīng)器，其特征是反光器(3)是凹面鏡，表層是拋光的陽(yáng)極氧化鋁。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種多管式單光源光催化氧化水處理反應(yīng)器，屬于水處理反應(yīng)器領(lǐng)域。本實(shí)用新型包括光系統(tǒng)和反應(yīng)器，光系統(tǒng)包括反光器、光源和光學(xué)透鏡，反光器位于反應(yīng)器的一側(cè)，反應(yīng)器的中心軸線與反光器的中心連線重合。反光器為凹面鏡，表層材料為拋光的陽(yáng)極氧化鋁，光源置于反光器中，位于光學(xué)透鏡的焦距上。反應(yīng)器采用玻璃管作為外殼，反應(yīng)器中內(nèi)置石英管，石英管外壁負(fù)載有TiO2涂層，石英管使用聚四氟乙烯板固定，呈三角形排列。光源為低壓鹵素?zé)?，TiO2涂層負(fù)載在石英管外壁。這種光催化氧化水處理反應(yīng)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，充分利用了TiO2光催化作用，通過(guò)紫外線照射TiO2發(fā)生光催化作用，使得處理有機(jī)污水高效低耗，具有更大普適性。
文檔編號(hào)C02F1/30GK201962094SQ20102059717
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2010年11月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月9日
發(fā)明者于鑫, 吳海鎖, 姜偉, 孫成, 陳振翔 申請(qǐng)人:江蘇省環(huán)境科學(xué)研究院