CN101112680A - 模块组合式光触媒污染物处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种模块组合式光触媒污染物处理系统，该系统主要将数只光触媒载体结构部件以串联方式或并联方式或串并联方式排列设置于壳体内，构成光触媒污染物处理系统。这样可以根据污染物处理系统的设计规模选择使用合适数量的独立处理模块通过串联和/或并联方式组合成污染物处理系统，本发明使得光触媒污染物处理系统设计变得更为简单，如同模块组合一样方便。通过模块化设计的污染物处理系统，不但可以根据需要来增加处理系统对污染物的处理能力，还可以通过简单的模块化组合以改善污染物处理的流通路径，改善污染物流体在处理系统中的停留时间，即与光触媒载体的接触反应时间，以获得更有效的污染物处理系统。

Description

模块组合式光触媒污染物处理系统

技术领域

本发明涉及对污染物流体进行过滤处理，更具体地指一种模块组合式光触媒污染物处理系统。

背景技术

光触媒(如纳米二氧化钛)的光催化特性在1972年由日本藤屿昭教授发现，至今已得到广泛的研究和应用。光催化的基本原理是：当半导体氧化物(如二氧化钛)纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子(如紫外光)照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子-空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH-反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和H2O等无机物。

光触媒应用中，最为有效的方式是直接利用紫外光源对光触媒进行照射。因为紫外线本身对人体有伤害，因此，把光触媒和紫外光源放置于一个具有一定体积的避免紫外线外泄的壳体中，是光触媒技术应用的一种重要形式。而光触媒一般是负载在一定的载体上，这样，在一定体积的载体中，其能被紫外线照射而使光触媒有效作用的紫外线照射比表面积的大小将成为光触媒式污染物处理系统有效性的关键。

现有的光触媒处理器中，常用的一些载体有泡沫金属、多孔陶瓷材料、铝蜂窝状过滤网、金属丝网、无纺布等，这些载体有很高的比表面积，但是，这些载体本身是有很多丝状、条状、块状、片装的小支块相互交错组合在一起的，这些丝状、条状、块状、片装的小枝块相互重叠与阻隔，当利用紫外光线进行照射时，特别是在使用线(柱)状光源(如直型的紫外线灯管)时，实际上由于光的直线传播特点，只有最外侧靠近光源的部分小支块能被紫外光线照射到，而小支块的背光面、以及很多在这些被紫外光线照射到的小支块所形成的阴影中的其它小支块的表面是无法被紫外光线照射到，从而其上面的光触媒不能被有效激发而影响了系统的光催化效率，所以这些具有高比表面积光触媒载体上的光触媒被紫外线照射到的有效表面积却是很小的。因此，在一定的体积下，上述的载体无法再提供更多有效的能被紫外线照射到的表面积，形成该光触媒技术在实际应用中的一个难以突的瓶颈。

在已公开的一些技术及专利文献中，光触媒载体与紫外灯光源的布置方式主要有两种：(1)光触媒载体11做成圆柱状，紫外光源12布置在此圆柱载体的轴上，如图1所示；(2)光触媒载体11做成片状，在这些片状载体11的两侧布置紫外光源12，如图2所示。在这些布置方式下，根据上述的分析，光触媒载体的表面积是不可能被紫外光全部照射到的，同时，由于这些载体上存在孔隙，紫外光线可能穿透这些载体而浪费掉；因此，由于紫外光线的直线传播特点的存在，利用高比表面积的光触媒载体在这些布置方式下的效果依旧是相当于类似紫外线灯管照射于一个面上的效果，其有效照射面积与由这些载体所形成的实心形体的表面积很接近，即如圆柱体的内表面积，或矩形薄板的矩形面积。

因此，如何提高光触媒载体的有效照射的比表面积一直是业界非常关注的，特别是光触媒处理器的体积一定的情况下，提高光触媒载体受紫外线照射的有效比表面积，则更为业界所关注。

本申请人针对传统的光触媒载体存在的有效照射的比表面积低的缺点，已经申请了有关专利，提供不同的薄板组合式光触媒载体结构，作为对污染物流体进行过滤处理系统的光触媒处理器中的部件：其中，专利申请号200610028079.4所揭示的薄板组合式光触媒载体结构是由数片薄板按一定的几何形状围绕紫外光源排列组合于一起，紫外光源位于该几何形状的中央位置，每一片薄板的表面均载有光触媒，各薄板之间留有供流体流动的间隙，称之为径向片状结构，请见图3和图4所示。专利申请号200610028181.4所揭示的薄板组合式光触媒载体结构是由数片薄板11沿紫外光源12的垂直轴线方向呈叠层状排列组合于一起，紫外光源12从数片薄板11的中间部位穿过，每一片薄板的表面均载有光触媒，各薄板之间留有供流体流动的间隙，称之为轴向片状结构，请见图5和图6所示。专利申请号200610028666.3所揭示的薄板组合式光触媒载体结构是由数片螺旋薄板11围绕紫外光源12的垂直轴呈螺旋状布置，螺旋薄板11的螺旋面沿紫外光源12垂直轴线方向相互错开有节距并形成供流体流动的间隙，称之为螺旋状结构，请见图7和图8所示。

上述所列出的专利申请虽然提出了不同结构的光触媒载体结构，但它们均是作为光触媒污染物处理技术中的一个重要单独部件，处理能力较图1、图2所示的光触媒载体的能力有所提高，但还不能满足对污染物强处理的需要，在这种环境下显得处理能力还是较弱。到目前为止，还没有出现处理能力强、且便于产业化、标准化的污染物处理系统。

发明内容

本发明的目的是提供一种模块组合式光触媒污染物处理系统，该处理系统对利用上述组合式光触媒载体结构构成对污染物流体更为有效地进行处理，功能也更加强大，且便于产业化、标准化。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

该模块组合式光触媒污染物处理系统包括数只光触媒载体结构部件和壳体，所述的光触媒载体结构部件的数量至少包括二只，每一光触媒载体结构部件均包含若干光触媒载体薄板和紫外光源，光触媒载体薄板围绕紫外光源设置，光触媒载体结构部件排列设置于壳体内。

所述数只光触媒载体结构部件以串联方式排列设置。

所述数只光触媒载体结构部件以并联方式排列设置。

所述数只光触媒载体结构部件以串、并联方式排列设置。

所述的光触媒载体结构部件的紫外灯管呈平行于光触媒污染物流向方向设置。

所述的光触媒载体结构部件的紫外灯管呈垂直于光触媒污染物流向方向设置。

所述的光触媒载体结构为径向片状结构、轴向片状结构、螺旋片状结构中的任一种。

所述的光触媒污染物流向的通道可以是弯曲型通道，也可以是直通型通道。

在本发明的上述技术方案中，主要将数只光触媒载体结构部件以串联方式或并联方式或串并联方式排列设置于壳体内，从而构成光触媒污染物处理系统。这样可以根据污染物处理系统的设计规模选择使用合适数量的独立处理模块通过串联和/或并联方式组合成污染物处理系统，在组合时，还可以选择不同结构和数量的光触媒载体结构部件进行组合。因此，本发明使得光触媒污染物处理系统设计变得更为简单，如同模块组合一样方便。而且模块组合设计的优势是，污染物处理系统非常易于模块化的设计与制造，模块化将便于产品的系列化和标准化制造；此外，通过模块化设计的污染物处理系统，不但可以根据需要来增加处理系统对污染物的处理能力，还可以通过简单的模块化组合以改善污染物处理的流通路径，改善污染物流体在处理系统中的停留时间，即与光触媒载体的接触反应时间，以获得更有效的污染物处理系统。

附图说明

图1为传统的光触媒载体呈圆柱状结构示意图。

图2为传统的光触媒载体呈片状结构示意图。

图3为专利申请号200610028079.4揭示的光触媒载体结构俯视示意图。

图4为专利申请号200610028079.4揭示的光触媒载体结构正视示意图。

图5为专利申请号200610028181.4揭示的光触媒载体结构俯视示意图。

图6为专利申请号200610028181.4揭示的光触媒载体结构下视示意图。

图7为专利申请号200610028666.3揭示的光触媒载体结构俯视示意图。

图8为专利申请号200610028666.3揭示的光触媒载体结构正视示意图。

图9为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例1示意图。

图10为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例2示意图。

图11为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例3示意图。

图12为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例4示意图。

图13为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例5示意图。

图14为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例6示意图。

图15为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例7示意图。

图16为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例8示意图。

图17为利用光触媒载体结构组合构成的光触媒污染物处理系统实施例9示意图。

图18为图17的俯视结构示意图。

具体实施方式

为了能更好地理解本发明的上述技术方案，下面结合附图和实施例进行进一步地详细描述。

实施例1，

在图9所示的实施例1中，光触媒载体结构部件10设计为一独立的处理模块，两个独立处理模块通过并联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向AB所示，所谓并联方式，即，污染物流体的流动方向同时流向两个并排设置的光触媒载体结构部件，不分先后。此实施例中的AB流向是与紫外灯管12相垂直的，图9中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。

实施例2，

在图10所示的实施例中，光触媒载体结构部件10设计为一独立的处理模块，两个独立处理模块通过串联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向CD所示，所谓串联方式，即，污染物流体的流动方向先后流向两个并排设置的光触媒载体结构部件。此实施例中的CD流向是与紫外灯管12相垂直的；图10所示，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。

实施例3，

如图11所示的实施例中，如图11所示，在该实例中，光触媒载体结构部件10设计为一独立的处理模块，四个独立处理模块通过既并联又串联的方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向EF所示，所谓串并联方式，即为既有串联方式，也有并联方式，上下两个处理模块为串联，左右两个处理模块视为并联。此实施例中，污染物流体的EF流向是与紫外灯管12相垂直的。图11中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。每一光触媒载体结构部件10均包含若干数量的光触媒载体11和紫外灯管12，光触媒载体结构部件10中的载体11围绕紫外灯管12设置。

从上述对结构的描述可以看出，可将每一只光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，在需要构成光触媒污染物处理系统时，只要将这些模块以一定的方式进行排列，数只光触媒载体结构部件10以串联方式排列设置，或以并联方式排列设置，或数只光触媒载体结构部件10以串并联方式排列设置，这些模块化的光触媒载体结构部件10排列设置于壳体13内。

所述的光触媒载体结构部件10的数量至少包括二只。

采用处理模块组合成光触媒污染物处理系统的组合方式是多种多样的，通过上述的实施例可以看出，由多个独立处理模块可通过并联方式组合而成一个污染物处理系统；也可以是由多个独立处理模块通过串联方式组合而成一个污染物处理系统；也可以是由多个独立处理模块通过既并联又串联的方式组合而成一个污染物处理系统。此外，也可以是由多个处理模块共用一个紫外光源，通过串联方式组合而成的一个污染物处理系统，再继续参见以下实施例：

实施例4，

如图12所示，在该实例中，光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，两个独立处理模块通过并联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向GH所示，此时，GH流向是与紫外灯管12的轴向相平行的。图中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。

实施例5，

如图13所示，在该实施例中，光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，两个独立处理模块通过串联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向IJ所示，此时，IJ流向是与紫外灯管12的轴向相平行的。图中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。

实施例6，

如图14所示，在该实施例中，光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，四个独立处理模块通过既并联又串联的方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向KL所示，此时，KL流向是与紫外灯管12的轴向相平行的。图中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。

上述诸实施例中，光触媒污染物流向的通道基本上是直通型通道，而以下的实施例7和实施例9中，光触媒污染物流向的通道也可以是弯曲型通道。

实施例7，

如图15所示，在该实施例中，光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，四个处理模块共用一根紫外灯管12，此时，该四个处理模块通过串联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向MN所示，此实施例中的MN流向是弯曲的。图中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体，14为隔板，15为流通通道。

实施例8，

如图16所示，在该实施例中，光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，四个处理模块各自有一根独立紫外灯管12，它们共用光触媒载体11，各模块通过串/并联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向OP所示，此实施例中，污染物流体的流动方向OP流向是与紫外灯管12的轴向相垂直的；图中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体。

实施例9，

最后请参见图17-18所示，在该实施例中，光触媒载体结构部件10设计为一标准化处理模块，各处理模块通过串/并联方式组合而成的一个污染物处理系统，污染物流体的流动方向如方向QR所示，QR流向是弯曲的；图中，11为光触媒载体，12为紫外灯管，13为壳体，14为隔板，15为流通通道。

通过上述所列举的各个实施例的描述可以看出，将光触媒载体结构部件设计为一标准化处理模块后，经过模块化不同的组合排列设置，构成污染物处理系统，以改善污染物处理的流通路径，改善污染物流体在处理系统中的停留时间，即与光触媒载体的接触反应时间，以获得更有效的污染物处理系统。

需要说明的是，上述的光触媒载体结构部件可为专利申请号200610028079.4揭示的径向片状结构；或为专利申请号200610028181.4揭示的轴向片状结构，也可为申请号200610028666.3揭示的螺旋片状结构，关于这三种光触媒载体结构已在上述的三件专利申请中均有详细地描述，在此就不再重复叙述了。

本发明的模块组合式光触媒污染物处理系统，可以运用于各种光触媒应用的环保系统中，用于对各种污染物的分解处理以及用于杀灭细菌和病毒。该污染物处理系统中，污染物流体的流动需要在该污染物处理系统的进出口侧形成一定的压力差，该压力差可以用各种方法实现，如利用水泵、气泵、风扇等机械设备形成一个压力差，或者是利用一些流体在某种状态下本身存在的自然压力差，如水流、气流等。

当然，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims (8)

1.一种模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

该处理系统包括数只光触媒载体结构部件和壳体，所述的光触媒载体结构部件的数量至少包括二只，每一光触媒载体结构部件均包含若干光触媒载体薄板和紫外光源，光触媒载体薄板围绕紫外光源设置，光触媒载体结构部件排列设置于壳体内。

2.如权利要求1所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述数只光触媒载体结构部件以串联方式排列设置。

3.如权利要求1所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述数只光触媒载体结构部件以并联方式排列设置。

4.如权利要求1所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述数只光触媒载体结构部件以串、并联方式排列设置。

5.如权利要求1-4任一项所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述的光触媒载体结构部件的紫外灯管呈平行于光触媒污染物流向方向设置。

6.如权利要求1-4任一项所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述的光触媒载体结构部件的紫外灯管呈垂直于光触媒污染物流向方向设置。

7.如权利要求1-4任一项所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述的光触媒载体结构为径向片状结构、轴向片状结构、螺旋片状结构中的任一种。

8.如权利要求1-4任一项所述的模块组合式光触媒污染物处理系统，

其特征在于：

所述的光触媒污染物流向的通道可以是弯曲型通道，也可以是直通型通道。

Images