[发明专利]一种光催化还原二氧化碳反应系统及方法

说明书

本发明公开一种光催化还原二氧化碳反应系统及方法。其中进气冷却装置的入口与废气通道连通，进气冷却装置的出口与集气供气罐连通；二氧化碳膜分离装置设于集气供气罐内，且其进气口、尾气出口均与集气供气罐的内腔相通、集气出口则通过管道与光催化还原装置的输入口连通；光催化还原装置的输出口通过管道与一氧化碳膜分离装置的进气口连通，一氧化碳膜分离装置的集气出口与第一集气瓶连通、尾气出口则与甲烷膜分离装置的进气口连通；甲烷膜分离装置的集气出口与第二集气瓶连通、尾气出口则与集气供气罐连通。本发明实现了一体化流程，为CO₂处理提供可行性方案，能有效利用废气资源，提升资源利用率。

技术领域

本发明涉及废气处理技术领域，特别是涉及一种光催化还原二氧化碳反应系统及方法。

背景技术

近年来，大工业废气排放造成的温室效应已成为全球关注热点，而利用光催化还原的方法将CO₂转化为碳氢化合物是一种颇具潜力的减排并同时利用CO₂的有效办法。它采用半导体材料作为催化剂，当能量高于半导体禁带宽度的光照射到催化剂表面时，就会激发半导体内的电子从价带跃迁至导带，形成具有很强活性的电子空穴对，使得CO₂的还原反应得以进行，该方法能耗低、成本低、无污染，在降低CO₂排放的同时还实现了CO₂的资源化利用。例如公告号为CN206730862U、公告日为2017.12.12的中国专利：一种光催化还原CO₂光催化还原装置，该专利就是利用上述原理对CO₂进行还原。还有一些利用施加电场等作为催化还原，但设备结构较为复杂。所以目前的还原反应还存在催化剂制备复杂、需额外施加电场等缺点，且只为光催化还原这个单一环节，缺乏CO₂从收集到储存的一系列工艺流程，无法很好地进行资源利用。

发明内容

本发明提供一种光催化还原二氧化碳反应系统及方法，实现了CO₂收集、分离、光催化还原与储存这一完整的工艺流程，工艺处理体量大，处理效率高，一体化流程，为CO₂处理提供可行性方案，能有效利用废气资源，提升资源利用率。

本发明的技术方案为：

一种光催化还原二氧化碳反应系统，包括：

包括进气冷却装置、集气供气罐、膜分离装置、光催化还原装置及产物收集装置；

所述膜分离装置包括二氧化碳膜分离装置、一氧化碳膜分离装置、甲烷膜分离装置；

所述产物收集装置包括第一集气瓶和第二集气瓶；

所述进气冷却装置的入口与废气通道连通，所述进气冷却装置的出口与所述集气供气罐连通；所述二氧化碳膜分离装置设于所述集气供气罐内，且其进气口、尾气出口均与所述集气供气罐的内腔相通、集气出口则通过管道与所述光催化还原装置的输入口连通；所述光催化还原装置的输出口通过管道与所述一氧化碳膜分离装置的进气口连通，所述一氧化碳膜分离装置的集气出口与所述第一集气瓶连通、尾气出口则与所述甲烷膜分离装置的进气口连通；所述甲烷膜分离装置的集气出口与所述第二集气瓶连通、尾气出口则与所述集气供气罐连通。

该系统通过气冷却装置、集气供气罐、膜分离装置、光催化还原装置及产物收集装置提供完整的一体化流程，为CO₂处理提供可行性方案，有效提高效率的同时，提升资源利用率。

进一步，所述进气冷却装置包括冷却水箱、通气管道，所述通气管道置于所述冷却水箱内，废气从所述通气管道的入口通入管内与所述冷却水箱内的冷却水进行换热冷却，之后从所述通气管道的出口排出到所述集气供气罐中。

冷却水箱中的冷却水从水箱的入水口流入，出水口流出，通过水流作用带走通气管道的热量对气体进行冷却，且在水箱上设置有温度计，通过温度计，对水流速度进行调节，以保证水箱温度。