專(zhuān)利名稱(chēng)：一種氣固流化床光催化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種氣固流化床光催化裝置，具體是一種具有傳熱、傳質(zhì)效率高，易實(shí)現(xiàn)大規(guī)模處理和連續(xù)操作，能更好地實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物、催化劑與入射光的充分接觸，提高光催化效率等優(yōu)點(diǎn)的氣固流化床光催化裝置。
背景技術(shù)：
反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)可分為固定床和流化床，目前的研究大多采用固定床，它存在入射光不能穿透床層內(nèi)部，光利用率不高，所占空間大，處理規(guī)模小，不能連續(xù)操作，光催化效率低等缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)驗(yàn)新型的目的在于針對(duì)已有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，提供一種氣固流化床光催化氧化裝置。本實(shí)用新型是一種氣固流化床光催化裝置，主要通過(guò)采用氣固流化床反應(yīng)器替換固定床，解決固定床的光利用率不高、光催化效率低等缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)行污染物的處理、連續(xù)操作、光利用率高、光催化效率高的過(guò)程。
為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采取了如下技術(shù)方案一種氣固流化床光催化裝置，包括氣固流化床1及光源2，氣固流化床1具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，由外管5及內(nèi)管6構(gòu)成，光源2垂直置于內(nèi)管6的中心；在內(nèi)管6的底端設(shè)有分布板7；外管5的底部設(shè)有氣體進(jìn)口4，頂部設(shè)有氣體出口3。
氣固流化床1的外管5具有層狀結(jié)構(gòu)，底層具有圓錐狀結(jié)構(gòu)，圓錐的底端為氣體進(jìn)口4；中間層及頂層具有圓柱狀結(jié)構(gòu)，頂層圓柱的管徑大于中間層圓柱的管徑。
內(nèi)管與外管皆為石英管，內(nèi)管與外管之間的環(huán)形區(qū)為反應(yīng)區(qū)，其間填充TiO2/硅膠催化劑。
內(nèi)管底端的分布板所用的材料為G1砂芯板，光源2為紫外光燈。
與已有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果本實(shí)用新型的氣固流化床光催化氧化系統(tǒng)，流化床中催化劑的劇烈運(yùn)動(dòng)提高整個(gè)床層的傳質(zhì)效率，催化劑的受光照表面也會(huì)由于催化劑的運(yùn)動(dòng)而增多，提高光的利用率，該系統(tǒng)可在加熱和通入高速氣體的情況下發(fā)生光催化反應(yīng)，從而使催化劑再生，實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，克服了固定床反應(yīng)器的入射光部能穿透床層內(nèi)部、光利用率不高、所占空間大、處理規(guī)模小、不能連續(xù)操作、光催化效率低等缺陷。
說(shuō)明書(shū)附圖


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為實(shí)施例1中的流化床光催化氧化甲苯工藝流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖來(lái)對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。
本實(shí)用新型的氣固流化床光催化裝置的結(jié)構(gòu)如附
圖1所示，包括氣固流化床1及光源2，氣固流化床1具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，由外管5及內(nèi)管6構(gòu)成，光源2垂直置于內(nèi)管6的中心；在內(nèi)管6的底端設(shè)有分布板7；外管5的底部設(shè)有氣體進(jìn)口4，頂部設(shè)有氣體出口3。
氣固流化床1的外管5具有層狀結(jié)構(gòu)，底層具有圓錐狀結(jié)構(gòu)，圓錐的底端為氣體進(jìn)口4；中間層及頂層具有圓柱狀結(jié)構(gòu)，頂層圓柱的內(nèi)徑大于中間層圓柱的內(nèi)徑。
在本實(shí)施方式中，內(nèi)管6的管徑為39mm，外管5頂層的管徑為60mm，中間層的管徑為49mm。
內(nèi)管與外管皆為石英管，內(nèi)管與外管之間的環(huán)形區(qū)為反應(yīng)區(qū)，其間填充TiO2/硅膠催化劑。
內(nèi)管底端的分布板所用的材料為G1砂芯板，光源2為紫外光燈。
本實(shí)用新型的工作原理為氣體由底端的氣體進(jìn)口以一定速率一定濃度進(jìn)入流化床，經(jīng)過(guò)分布板后，進(jìn)入環(huán)形反應(yīng)區(qū)，由于氣體有一定速率，就使得環(huán)形反應(yīng)區(qū)內(nèi)的催化劑運(yùn)動(dòng)，逐漸形成流態(tài)化，氣體在一定的紫外光強(qiáng)度照射下與流態(tài)化的催化劑充分反應(yīng)后，得到降解，從頂端的氣體出口排出。
在本實(shí)施方式中，以鈦酸丁酯為前驅(qū)物，在乙醇中水解、縮合，使溶液經(jīng)溶膠—溶劑化過(guò)程得到溶膠，這種方法工藝較為簡(jiǎn)單，條件溫和，分布均勻，可將納米二氧化鈦的制備與負(fù)載一次完成，是目前最為常用和具有前景的方法。
為了滿(mǎn)足實(shí)際的光催化反應(yīng)要求，通常將利用熱、超聲波或微波等形式的能量，把載體的微孔結(jié)構(gòu)擴(kuò)大，使催化劑進(jìn)入孔中均勻分布并在載體上固定下來(lái)，構(gòu)成復(fù)合催化劑，或制成光催化膜，從而克服懸浮顆粒催化劑難于回收，不利于工業(yè)應(yīng)用的缺點(diǎn)。硅膠是較為常見(jiàn)的流化床填料之一，其流化性能較好，易于與二氧化鈦結(jié)合，且價(jià)廉易得，因此本實(shí)驗(yàn)中用其作納米二氧化鈦的載體。
如附圖2為流化床光催化氧化甲苯工藝流程圖，圖2中鋼瓶?jī)?nèi)空氣分三部分，一部分直接進(jìn)入緩沖瓶，一部分通入甲苯瓶形成甲苯混合氣進(jìn)入緩沖瓶，一部分通入水瓶形成濕潤(rùn)空氣進(jìn)入緩沖瓶。各支管的氣體流量由各閥門(mén)調(diào)節(jié)，由流量計(jì)顯示流量。緩沖瓶?jī)?nèi)混合氣體由反應(yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)過(guò)催化劑層后由頂部排出。在反應(yīng)器的進(jìn)、出口旁路采樣口處分別抽取氣樣，由GC900A型色譜分析儀分析得出進(jìn)出口處混合氣甲苯色譜圖，進(jìn)而得出甲苯的降解率。
本實(shí)施方式中，用初始濃度為60mg·m-3的甲苯氣體，它通過(guò)床層的表觀(guān)氣速為4.0cm·s-1，紫外光強(qiáng)度為15W，在此條件下，甲苯的轉(zhuǎn)化率可達(dá)97.2％。
權(quán)利要求1.一種氣固流化床光催化裝置，包括氣固流化床(1)及光源(2)，其特征在于氣固流化床(1)具有環(huán)狀結(jié)構(gòu)，由外管(5)及內(nèi)管(6)構(gòu)成，光源(2)垂直置于內(nèi)管(6)的中心；在內(nèi)管(6)的底端設(shè)有分布板(7)；外管(5)的底部設(shè)有氣體進(jìn)口(4)，頂部設(shè)有氣體出口(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣固流化床光催化裝置，其特征在于氣固流化床(1)的外管(5)具有層狀結(jié)構(gòu)，底層具有圓錐狀結(jié)構(gòu)，圓錐的底端為氣體進(jìn)口(4)；中間層及頂層具有圓柱狀結(jié)構(gòu)，頂層圓柱的管徑大于中間層圓柱的管徑。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣固流化床光催化裝置，其特征在于氣固流化床(1)的內(nèi)管(6)與外管(5)之間的環(huán)形區(qū)為反應(yīng)區(qū)，其間填充TiO2/硅膠催化劑。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種氣固流化床光催化氧化裝置。該裝置為氣固流化床光催化裝置，氣固流化床反應(yīng)器為環(huán)形，由兩個(gè)石英管組成，小的石英內(nèi)管位于大的石英外管的中心，環(huán)形區(qū)為反應(yīng)區(qū)，其間填充TiO
文檔編號(hào)B01J19/12GK2761259SQ200420094478
公開(kāi)日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月29日
發(fā)明者張小平, 葉代啟, 張麗, 黃偉海 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué)