專利名稱：多管式光催化氧化水處理反應器的制作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種用于水處理的反應器，具體地說是多管式光催化氧化水處理反應器。
二背景技術：
多年來，研究人員采用了包括生物處理，化學處理，熱處理，催化氧化，相轉移和光解等方法應用于水處理中。但目前這些方法，都存在著局限，而且處理費用太高。而光催化作為一種新型的污染處理技術自上個世紀70年代出現(xiàn)以來，以其能完全降解環(huán)境中的污染物，加上費用相對較少，日益受到研究人員的重視。
光催化原理簡單地說，就是一些半導體材料(TiO2，SnO2，ZnO，ZnS，CdS等)在紫外線的照射下階帶電子會被激發(fā)到導帶，從而產(chǎn)生具有很強反應活性的電子(e)-空穴(h+)對，這些電子一空穴對遷移到半導體表面后，在氧化劑(如O2，H2O2，O3，Cl2等)或還原劑(如污染物或小分子有機物)作用下，可參與氧化還原反應，從而起到降解污染物的作用。在這些半導體催化劑(TiO2，ZnO，CdS等)中，TiO2化學性質穩(wěn)定、難溶、無毒、成本低、催化效率高，對于難降解有機物如苯系化合物，氯系有機物等，都非常有效。正因為TiO2的這些優(yōu)點，被廣泛用于光催化處理多種有機廢水。光催化反應器作為反應的主體設備，其決定了催化劑活性的發(fā)揮和對光的利用等問題，而這兩個因素直接決定了光催化反應的效率。一個成功的反應器必然體現(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)揮已成為反應器研制和開發(fā)的中心，也是光催化研究的重點之一。
目前，光催化氧化反應器在國內(nèi)主要處在實驗室階段，還沒有得到大規(guī)模的廣泛的應用。國家知識產(chǎn)權局公開號CN 1420087A公開了一種新型的固定膜光催化水處理系統(tǒng)(申請?zhí)?2157691.2)，其中實現(xiàn)了光催化氧化的應用，處理效果較好，但處理系統(tǒng)體積較大，系統(tǒng)設備相對費用高，并且處理效率不高。
三
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器，具體地說，是利用TiO2光催化作用處理微污染飲用水源水或有機廢水的反應器。通過紫外線照射TiO2發(fā)生光催化作用，使得處理有機污水高效低耗，具有更大普適性。
2.技術方案本實用新型的技術方案如下多管式光催化氧化水處理反應器，包括光系統(tǒng)和反應器，其中光系統(tǒng)包括第一反光器和第二反光器、光源和光學透鏡，第一反光器和第二反光器分別位于反應器的兩邊，反應器的中心軸線與反光器的中心連線重合，兩個反光器內(nèi)部結構相同，光源置于反光器中，位于光學透鏡的焦距上，反應器采用玻璃管作為外殼，反應器中內(nèi)置石英管，石英管外壁負載有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。這樣可以保證光系統(tǒng)產(chǎn)生的光可與反應器中的石英管盡量平行。
光源發(fā)出的光分成兩部分，一部分直接經(jīng)透鏡折射后到達反應器，另外一部分光經(jīng)反光器反射進入反應器。
光源為低壓鹵素燈。TiO2涂層采用溶膠一凝膠法負載在石英管外壁。反光器是凹面鏡，表層是拋光的陽極氧化鋁。
反應液體由泵從水箱輸送到反應器，本反應裝置設計為連續(xù)進水，待處理液從進水口進入反應器，處理好的水從出水口排出。
3.有益效果本實用新型與現(xiàn)有技術相比，其有益效果為本實用新型已經(jīng)達到中試規(guī)模，用于去除一些有機物時，去除率可達95％。可連續(xù)操作，般不存在后處理問題，中間不必停工；直接將光傳至催化劑，減少了反應器和反應液對光的吸收和散射；光沿著石英管傳播，減少了光到暴露催化劑的誤差，因而提高了光化學轉換的量子產(chǎn)率；單位體積反應液內(nèi)可被照射的催化劑面積顯著增大。并易于實用化、商品化、工業(yè)化。
四

圖1是本實用新型的結構示意圖。
五具體實施方式
以下通過實施例進一步說明本實用新型。
在圖1中，本反應器由光系統(tǒng)1和反應器2構成，主要包括第一反光器3、第二反光器4、光源5、光學透鏡6、石英管7、泵8、水箱9、進水口10和出水口11構成。
反應器2可采用玻璃外殼，光源5采用1000W的低壓鹵素燈，第一反光器3距反應器2為0.056m，反光器表層鍍上一層陽極氧化鋁，光學透鏡6焦距為0.056m，可使射出的光線與石英管的夾角為3°-5°。
反應液先放置在水箱9中，由泵8以連續(xù)流打入反應器。反應液由進水口10進入反應器后，反應液在石英管7管外流動，光波沿著石英管在管內(nèi)傳播，傳播的同時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液接觸而將其降解。降解后的水由出水口11排除。
光源5發(fā)出的紫外光一部分經(jīng)第一反光器3和第二反光器4的反射，另外一部分經(jīng)光學透鏡6的折射，進入石英管傳播。
反應器2是一半徑0.25m，長1m的玻璃管，內(nèi)置1200根石英管(外徑do＝0.01m，壁厚w＝0.001m，長L＝1m)，管壁粗糙度γ＝5m-1。管子用兩塊聚四氟乙烯板(teflon板)固定，每塊板上有1200個孔，管子呈三角形均勻排列。
反應器體積0.2m3催化劑面積37.68m2κ(催化劑面積比液體體積)＝376.8m2/m3反應液體積0.1m3(石英管，反應液各占50％體積)
權利要求1.一種多管式光催化氧化水處理反應器，包括光系統(tǒng)(1)和反應器(2)，其特征在于光系統(tǒng)(1)包括第一反光器(3)、第二反光器(4)、光源(5)和光學透鏡(6)，第一反光器(3)和第二反光器(4)分別位于位于反應器(2)的兩邊，反應器(2)的中心軸線與第一反光器(3)和第二反光器(4)的中心連線重合，第一反光器(3)和第二反光器(4)內(nèi)部結構相同，光源(5)置于第一反光器(3)中，位于光學透鏡(6)的焦距上，反應器(2)采用玻璃管作為外殼，反應器(2)中內(nèi)置石英管(7)，石英管(7)外壁負載有TiO2涂層，石英管(7)使用聚四氟乙烯板固定，石英管(7)呈三角形排列。
2.根據(jù)權利要求1所述的多管式光催化氧化水處理反應器，其特征是光源(5)為低壓鹵素燈。
3.根據(jù)權利要求1所述的多管式光催化氧化水處理反應器，其特征是TiO2涂層采用溶膠-凝膠法負載在石英管(7)外壁。
4.根據(jù)權利要求1所述的多管式光催化氧化水處理反應器，其特征是第一反光器(3)是凹面鏡，表層是拋光的陽極氧化鋁。
專利摘要本實用新型公開了一種多管式光催化氧化水處理反應器，包括光系統(tǒng)和反應器，光系統(tǒng)包括反光器、光源和光學透鏡，反光器分別位于反應器的兩邊，反應器的中心軸線與反光器的中心連線重合。兩個反光器內(nèi)部結構相同，反光器為凹面鏡，表層材料為拋光的陽極氧化鋁，光源置于反光器中，位于光學透鏡的焦距上。反應器采用玻璃管作為外殼，反應器中內(nèi)置石英管，石英管外壁負載有TiO
文檔編號C02F1/72GK2753724SQ200420062180
公開日2006年1月25日 申請日期2004年6月28日 優(yōu)先權日2004年6月28日
發(fā)明者陳振翔, 于鑫, 張利民, 孫成, 吳海鎖, 戴朝霞, 夏明芳 申請人:南京大學