專利名稱：一種用于水處理的光催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于環(huán)境凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于水處理的光催化反應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
自1972年Fujishima和Honda發(fā)現(xiàn)利用半導(dǎo)體金屬氧化物Ti02單晶電極可光 分解水以來，半導(dǎo)體的光催化效應(yīng)在環(huán)境治理和能源開發(fā)等方面引起人們的廣泛關(guān)注與研 究。大量研究表明，納米1102的光催化特性具有廣譜性，幾乎對所有污染物都具有治理能 力，此外Ti02具有催化活性高、氧化能力強、降解速度快、降解無選擇性、廉價、無毒、穩(wěn)定、 可以重復(fù)使用、所需設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作條件容易控制和無二次污染優(yōu)點，備受人們關(guān)注。 光催化水處理反應(yīng)器是將光源、催化劑和處理液融為一體，并能使之成為最大限 度地發(fā)揮光催化反應(yīng)處理污水的場所，因此，它應(yīng)該具有使處理液和光子充分接觸的基本 特征。根據(jù)不同的進水水質(zhì)，應(yīng)該有不同結(jié)構(gòu)的光催化反應(yīng)器與之相應(yīng)，從而達到處理強 度與處理成本的最優(yōu)化。目前，光催化水處理反應(yīng)器主要有兩大類一類是將催化劑負載 于載體上的固定床反應(yīng)器，另一類是直接使用催化劑原粉細顆粒的淤漿床反應(yīng)器。前者的 催化劑制作成本高、工藝復(fù)雜、透光性差而且失活后不便于更換；后者的催化劑懸浮在處理 液中，催化劑的更新十分容易，但是分離卻是一個難題，影響了出水水質(zhì)同時增大的經(jīng)濟負 擔(dān)。

發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于針對不同的進水水質(zhì)，克服現(xiàn)有反應(yīng)器的技術(shù)不足，提供 一種工藝結(jié)構(gòu)簡單、催化效率高、催化劑不易失活、處理強度與處理成本最優(yōu)化的用于水處 理的光催化反應(yīng)器。 —種用于水處理的光催化反應(yīng)器，包括紫外燈管、U型石英套筒、催化劑、反應(yīng)器 容器、法蘭盤蓋體、石英套筒開口 、反應(yīng)器進水口 、反應(yīng)器出水口 、曝氣板、法蘭盤底座、曝氣 管、支撐架，法蘭盤蓋體與法蘭盤底座之間分別設(shè)置支撐架、反應(yīng)器容器，支撐架位于反應(yīng) 器容器的外周；反應(yīng)器容器內(nèi)分別布置至少一個紫外燈管、U型石英套筒，紫外燈管位于U 型石英套筒內(nèi)，紫外燈管、U型石英套筒分別與法蘭盤蓋體連接，U型石英套筒與法蘭盤蓋 體連接的一端設(shè)置石英套管開口 ；靠近法蘭盤底座一端的反應(yīng)器容器內(nèi)布置環(huán)形通道，與 反應(yīng)器容器側(cè)壁連接的環(huán)形通道上設(shè)置反應(yīng)器進水口 ，與法蘭盤蓋體連接的環(huán)形通道上設(shè) 置反應(yīng)器出水口 ；與反應(yīng)器容器相接觸的法蘭盤底座上設(shè)置曝氣板，遠離曝氣板一側(cè)的法 蘭盤底座上設(shè)置與曝氣板連接的曝氣管。 本實用新型的催化劑為Ti02溶膠。 本實用新型的反應(yīng)器容器為有機玻璃，或聚四氟乙烯PTFE，或聚乙烯PE，或聚丙 烯PP。 本實用新型的反應(yīng)器容器的外周布置保溫夾套，保溫夾套固定在法蘭盤蓋體上； 保溫夾套上設(shè)置一組一上一下的開口 ，位于下側(cè)的開口為恒溫液進口 ，位于上側(cè)的開口為恒溫液出口。 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下的優(yōu)點 1、本實用新型的反應(yīng)器容器中催化劑采用溶膠注入套管的方式，這樣既可以根據(jù) 不同的進水水質(zhì)，很方便的調(diào)節(jié)催化劑的負載量，擴大了反應(yīng)器的應(yīng)用范圍；同時又避免了 催化劑的回收與更新的問題，還能避免催化劑中毒的風(fēng)險，工藝結(jié)構(gòu)簡單、催化效率高、催 化劑不易失活。 2、從運行狀態(tài)來說，本實用新型既可以是連續(xù)的，又能間歇運轉(zhuǎn)，處理強度與處理 成本最優(yōu)化。 3、本實用新型反應(yīng)器容器下端的曝氣既能為光催化反應(yīng)提供氧氣，同時又起到攪 拌作用，提高光催化效率。 4、本實用新型的反應(yīng)器容器存在放大的可能性，可以根據(jù)光源的強度和進水的水 質(zhì)按比例放大。

圖1為本實用新型的一種示意圖 圖2為圖1的俯視圖 圖中1、紫外燈管，2、U型石英套筒，3、催化劑，4、反應(yīng)器容器，5、保溫夾套，6、法 蘭盤蓋體，7、石英套筒開口 ， 8、反應(yīng)器進水口 ， 9、反應(yīng)器出水口 ， 10、曝氣板，11、法蘭盤底 座，12、曝氣管，13、支撐架。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案進行詳細說明 如圖1所示，一種用于水處理的光催化反應(yīng)器，包括紫外燈管1、 U型石英套筒2、 催化劑3、反應(yīng)器容器4、法蘭盤蓋體6、石英套筒開口 7、反應(yīng)器進水口 8、反應(yīng)器出水口 9、 曝氣板10、法蘭盤底座11、曝氣管12、支撐架13，法蘭盤蓋體6與法蘭盤底座11之間分別 設(shè)置支撐架13、反應(yīng)器容器4，支撐架13位于反應(yīng)器容器4的外周；反應(yīng)器容器4內(nèi)分別布 置至少一個紫外燈管1 、 U型石英套筒2，紫外燈管1位于U型石英套筒2內(nèi)，紫外燈管1 、 U 型石英套筒2分別與法蘭盤蓋體6連接，U型石英套筒2與法蘭盤蓋體6連接的一端設(shè)置 石英套管開口 7 ;靠近法蘭盤底座11 一端的反應(yīng)器容器4內(nèi)布置環(huán)形通道，與反應(yīng)器容器 4側(cè)壁連接的環(huán)形通道上設(shè)置反應(yīng)器進水口 8，與法蘭盤蓋體6連接的環(huán)形通道上設(shè)置反應(yīng) 器出水口 9 ;與反應(yīng)器容器4相接觸的法蘭盤底座11上設(shè)置曝氣板IO，遠離曝氣板10 —側(cè) 的法蘭盤底座11上設(shè)置與曝氣板10連接的曝氣管12。 本實用新型的催化劑3為Ti02溶膠。 本實用新型的反應(yīng)器容器4為有機玻璃，或聚四氟乙烯PTFE，或聚乙烯PE，或聚丙 烯PP。 本實用新型反應(yīng)器容器4的外周布置保溫夾套5，保溫夾套5固定在法蘭盤蓋體6 上；保溫夾套5上設(shè)置一組一上一下的開口 ，位于下側(cè)的開口為恒溫液進口 ，位于上側(cè)的開 口為恒溫液出口。 本實用新型由紫外燈管1、負載催化劑的U型石英套筒2、催化劑3、圓錐形反應(yīng)器
4容器4、循環(huán)恒溫液的保溫夾套5、法蘭盤蓋體6、曝氣板10、法蘭盤底座11、曝氣管12以及 不銹鋼支撐架13組成。法蘭盤蓋體6位于反應(yīng)器容器4的頂部，蓋體上有反應(yīng)器容器的出 水口 9和石英套筒的開口 7，反應(yīng)器的法蘭盤蓋體6和法蘭盤底座11之間用不銹鋼支撐架 13連接。U型石英套筒2固定在法蘭盤蓋體中央，通過法蘭盤蓋體6固定。催化劑3負載 于石英套筒2中，紫外燈源1安裝在石英套筒2的軸線上，其上端固定在法蘭盤蓋體6上。 反應(yīng)器容器4的下端固定在法蘭盤底座11里面，石英套筒2底部與反應(yīng)器容器4底部之間 形成環(huán)形通道。反應(yīng)器進水口8固定在反應(yīng)器容器4外壁下部并與環(huán)形通道相通。曝氣管 12固定在法蘭盤底座11的下端并通過法蘭盤底座11與環(huán)形通道相通，法蘭盤底座11的上 部中央固定有曝氣板IO。反應(yīng)器4下端為近似圓錐形，其特征減小反應(yīng)器的水力死區(qū)和保 證曝氣的均勻性。反應(yīng)器容器4的材料可以為有機玻璃，或者為聚四氟乙烯PTFE、聚乙烯 PE、聚丙烯PP。反應(yīng)器容器4外面有保溫夾套5，保溫夾套上有一組一上一下的開口 ，其中 下開口為恒溫液進口 ，上開口為恒溫液出口 ，保溫夾套固定在法蘭盤蓋體6上。 本實用新型在工作的過程中，首先在石英套筒2中裝入Ti02溶膠光催化劑，然后 將石英套筒2裝入反應(yīng)器容器4中，污水從反應(yīng)器進水口 8進入反應(yīng)器，注入滿后，由曝氣 管12通入空氣，通入的空氣通過曝氣板IO均勻分布在水中。 一段時間后接通電源點亮紫 外燈管1，同時以一定的速度繼續(xù)曝氣，光照射在注入石英套筒2的Ti02溶膠3上，產(chǎn)生催 化活性基團，在曝氣攪拌的作用下，產(chǎn)生的活性基團與水、氧氣以及水中的待處理物質(zhì)充分 混合，發(fā)生光催化反應(yīng)。與此同時，通過外界的恒溫浴發(fā)生器提供恒溫液體，通過保溫夾套 5的恒溫液入口進入保溫夾套，通過恒溫液出口排除，進行循環(huán)以保證反應(yīng)器在控制的溫度 下進行反應(yīng)。反應(yīng)器中污水的停留時間由反應(yīng)器出水口 9取樣后的監(jiān)測指標(biāo)決定。
權(quán)利要求一種用于水處理的光催化反應(yīng)器，其特征在于包括紫外燈管(1)、U型石英套筒(2)、催化劑(3)、反應(yīng)器容器(4)、法蘭盤蓋體(6)、石英套筒開口(7)、反應(yīng)器進水口(8)、反應(yīng)器出水口(9)、曝氣板(10)、法蘭盤底座(11)、曝氣管(12)、支撐架(13)，法蘭盤蓋體(6)與法蘭盤底座(11)之間分別設(shè)置支撐架(13)、反應(yīng)器容器(4)，支撐架(13)位于反應(yīng)器容器(4)的外周；反應(yīng)器容器(4)內(nèi)分別布置至少一個紫外燈管(1)、U型石英套筒(2)，紫外燈管(1)位于U型石英套筒(2)內(nèi)，紫外燈管(1)、U型石英套筒(2)分別與法蘭盤蓋體(6)連接，U型石英套筒(2)與法蘭盤蓋體(6)連接的一端設(shè)置石英套管開口(7)；靠近法蘭盤底座(11)一端的反應(yīng)器容器(4)內(nèi)布置環(huán)形通道，與反應(yīng)器容器(4)側(cè)壁連接的環(huán)形通道上設(shè)置反應(yīng)器進水口(8)，與法蘭盤蓋體(6)連接的環(huán)形通道上設(shè)置反應(yīng)器出水口(9)；與反應(yīng)器容器(4)相接觸的法蘭盤底座(11)上設(shè)置曝氣板(10)，遠離曝氣板(10)一側(cè)的法蘭盤底座(11)上設(shè)置與曝氣板(10)連接的曝氣管(12)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于水處理的光催化反應(yīng)器，其特征在于上述催化劑(3)為 Ti02溶膠。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的光催化反應(yīng)器，其特征在于上述反應(yīng)器容器 (4)為有機玻璃，或聚四氟乙烯PTFE，或聚乙烯PE，或聚丙烯PP。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于水處理的光催化反應(yīng)器，其特征在于上述反應(yīng)器容器 (4)的外周布置保溫夾套(5)，保溫夾套(5)固定在法蘭盤蓋體(6)上；保溫夾套(5)上 置一組一上一下的開口 ，位于下側(cè)的開口為恒溫液進口 ，位于上側(cè)的開口為恒溫液出口 。
專利摘要一種用于水處理的光催化反應(yīng)器，屬于環(huán)境凈化技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種用于水處理的光催化反應(yīng)裝置。本實用新型的法蘭盤蓋體與法蘭盤底座之間分別設(shè)置支撐架、反應(yīng)器容器，支撐架位于反應(yīng)器容器的外周；反應(yīng)器容器內(nèi)分別布置至少一個紫外燈管、U型石英套筒，紫外燈管位于U型石英套筒內(nèi)，紫外燈管、U型石英套筒分別與法蘭盤蓋體連接，U型石英套筒與法蘭盤蓋體連接的一端設(shè)置石英套管開口。本實用新型實現(xiàn)了工藝結(jié)構(gòu)簡單、催化效率高、催化劑不易失活、處理強度與處理成本最優(yōu)化的目的。
文檔編號C02F1/32GK201495114SQ20092023604
公開日2010年6月2日 申請日期2009年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月17日
發(fā)明者張文龍, 李晶, 李軼, 雷洪犇 申請人:河海大學(xué)