[发明专利]一种光催化反应器

说明书

本发明涉及一种光催化反应器，包括：腔体，在腔体底侧一端、顶侧的另一端分别设介质进口和介质出口，所述腔体的内侧壁顶壁及内侧壁底壁均布设有多个导流突起，进而在介质进口与介质出口之间形成介质经行通道，在腔体的相对的两个侧面中部设有至少一个安装孔，在安装孔的外侧设有固定座；至少一支光催化用照射灯管，通过灯管灯头与固定座卡接的方式布设于腔体中部，腔体的内侧壁及导流突起表面均至少部分涂覆有催化剂涂层。本发明具有以下有益效果：1.具有更高的催化效率，气相或液相待处理介质在反应器内的通行时间延长，与催化剂的接触面积增大，催化剂接受到光源照射覆盖度良好；2.实现体积减小、能耗降低、对环境友好、成本降低。

技术领域

本发明属于光催化领域，具体涉及一种光催化反应器。

背景技术

环境和气候变化是人类社会所面临的共同问题，其中，空气和水污染问题在发展中国家尤为突出，尤其是近年来重大破坏性环境事件频发，使得对环境气体和水的有效治理变得尤为紧迫。

光催化技术应用广泛，其中包括用于对受到污染的气相或液相介质的处理。光催化反应器是发挥光催化作用的核心装置，光催化反应产生的强自由基，可降解进入该装置的气相或液相介质中所含有的机物或化学染料等；光催化通常所采用的紫外线光源所发出的高能紫外线及光催化所产生的自由基也可对进入反应器的气相或液相介质中的微生物进行灭活处理，从而还能发挥灭菌效应。用于光催化反应器的光源多采用紫外线光源，近年来模拟可见光光源也不断有尝试用作光催化反应器所用光源，以期拓展光催化应用的实用性。发挥催化作用的材料多采用的是含二氧化钛或含金属基的催化剂或生物催化剂等。

影响光催化反应器效率的因素很多，如光源(包括：光源强度、波段、光照方式、照射角度、覆盖范围、光源的排布等)、催化剂(包括：催化剂种类、粒径、孔隙、厚度、耐候性、类型与载体等)、通道设计及催化剂的分布(包括：待处理气相或液相介质与催化剂的接触时间、面积、接触角度、反应效率、反应后介质的排出与进入方式等)；待处理物质的性质(如：有机物的组成、初始浓度、有机物特性等)、温度、气相或液相流体力学特征和其与催化剂的接触面积、停留时间等因素对反应器的运行都有影响，反应器的整体设计需要综合考虑上述因素。

围绕催化剂的技术改进是光催化反应器领域重点关注和研究的方向。在催化剂种类上，包括短波长的紫外线激发及模拟可见光波长可激发的不同类型的催化剂不断被研发并推向市场，生物催化材料也屡有新的突破。而在催化剂的应用上，为提高光催化反应器的处理效能，催化剂负载于净污载体的方式被更广泛地采用，并被发现某些净污载体能有效提高催化剂的催化效率。但目前常用的净污载体如多孔矿物、生物炭材料透光性差，纳米光催化剂负载后只能在表面发挥作用，因内部空隙缺少光照而无法启动光催化反应，成为限制纳米光催化剂在光催化应用中的难题；另外，目前常用的铝蜂窝、生物炭蜂窝材料作为载体的方式，即使载体的厚度不大也很难满足蜂窝内不同部位能接受到足够的光源的有效照射，因此大大影响了实际的处理效果。

在光源方面，人们侧重在光源种类及其与催化剂激发波长的研究上，可见光激发催化材料被认为是光源突破的重点。但由于可见光光子能量较低，成为制约该类研发进展的难题。在如何提高紫外线光源的照射效率上，目前相关研究相对较少，研究内容也多在光源的布设上，但更为高效的照射方式尚有待研究。

发明内容

针对目前光催化反应器在光源与催化剂相互配合及因光照造成的光催化效率上存在的不足之处，本发明公开了一种光催化反应器，其通过导流设计，改变气相或液相待处理介质在反应器内的通行路径，将介质导向与光源长轴方向或光源主体发光照射平面形成一定角度(流道与光源之间的夹角＜90°)的方式向前通行，使介质围绕光源长轴方向或光源主体发光照射平面方向，反复连续成角折返前行，提高了介质通行的实际距离和被处理的时间。同时在反应器腔体内侧壁和导流突起表面采用表面负载催化剂或表面设置镜面铝板、镜面银板、铝反射膜等处理，以增加介质与催化材料的接触时间和接触面积。该方式下催化材料接受光源照射基本无遮挡，催化剂和介质能更好地接受到光源的有效照射，提高了照射的覆盖度和保证了一定的照射强度。另外，该方式还同时可以提高介质接受光催化处理的均匀性。