CN102151535A - 一种光催化反应器 - Google Patents

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张育新
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Abstract

本发明公开了一种光催化反应器，包括反应器本体(4)和紫外灯(3)，还包括箱体(1)，所述反应器本体(4)和照射所述反应器本体(4)的紫外灯(3)均设置在所述箱体(1)内，且所述紫外灯(3)设置于所述反应器本体(4)外侧。本发明将反应器本体和紫外灯均设置在箱体内，重要的是将紫外灯设置在反应器本体外侧。由于紫外灯设置在反应器本体的外侧，在外侧对反应器本体进行照射，使得反应器本体无需设计容纳紫外灯的腔体，对反应器本体的结构无特殊要求，因此可采用普通的容器作为反应器本体，简化了反应器本体的结构，降低反应器结构的复杂程度，故而降低了反应器本体的制造成本。

Description

一种光催化反应器
技术领域
本发明涉及光催化反应设备技术领域，更具体地说，涉及一种光催化反应器。
背景技术
自1972年人们发现利用半导体金属氧化物二氧化钛单晶电极可光分解水以来，半导体的光催化效应在环境治理和能源开发等方面引起人们的广泛关注和研究。现有大量研究证明，利用催化技术不仅能够处理多种有机污染物，而且具有很好的杀菌及抑制病毒活性的作用，不会形成对人体有害的中间产物。
大量研究表明，纳米二氧化钛的光催化特性具有普适性，几乎对所有有机污染物都具有治理能力，利用光催化剂二氧化钛处理难降解的有机有害物效果明显。此外，用二氧化钛处理空气和水中的有机污染物，反应条件温和、耗能低，在紫外光照射或暴露在太阳光下即可发生反应。尤其是光催化剂二氧化钛具有催化活性高、氧化能力强、降解速度快、降解无选择性、廉价、无毒、稳定及可以重复使用，所需处理设备结构简单、操作条件容易控制，无二次污染等优点，备受人们关注。
近20年来，研究者在光催化的反应机理、催化剂制备和改性以及降解各种有机污染物等方面做了大量的研究，但是光催化技术的实际应用能力仍然受到光催化反应器有效设计的制约和阻碍。现在使用的教学用光催化反应器因冷却系统或光源照射方式等条件限制造成了价格高位，以致没能在国内高校教学中得到普遍使用。具体来讲，光源内部照射，需要设计特殊的反应器装置，即将光源设置在反应器内部，这样就需要特殊结构的反应器，反应器结构复杂，导致其加工困难，增加了反应器的制造成本。
另外，部分固液反应体系中，多数使用循环泵，增大系统经济成本。采用冷却水循环系统，无形中加大了反应器的复杂程度。
如何在满足光催化效应的前提下，降低反应器结构的复杂程度，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种光催化反应器，以在满足光催化效应的前提下，降低反应器结构的复杂程度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种光催化反应器，包括反应器本体和紫外灯，还包括箱体，所述反应器本体和照射所述反应器本体的紫外灯均设置在所述箱体内，且所述紫外灯设置于所述反应器本体外侧。
优选的，在上述光催化反应器中，所述箱体由隔板分割成两个腔体，所述反应器本体和所述紫外灯分别设置在两个腔体内。
优选的，在上述光催化反应器中，所述隔板上设有滤光片，且该滤光片位于所述反应器本体和所述紫外灯之间。
优选的，在上述光催化反应器中，还包括设置在所述箱体内，用以冷却所述紫外灯的散热风扇。
优选的，在上述光催化反应器中，所述散热风扇和所述紫外灯设置于同一腔体内。
优选的，在上述光催化反应器中，还包括设置在所述箱体内的磁力搅拌器，所述反应器本体设置在所述磁力搅拌器上。
优选的，在上述光催化反应器中，所述隔板将所述箱体分割成左右分布的两个腔体。
优选的，在上述光催化反应器中，所述隔板将所述箱体分割成上下分布的两个腔体，且所述紫外灯和所述散热风扇设置在位于上侧的腔体内。
优选的，在上述光催化反应器中，所述隔板将所述箱体分割成上下分布的两个腔体，且所述紫外灯和所述散热风扇设置在位于下侧的腔体内。
优选的，在上述光催化反应器中，所述紫外灯为100～150W的高压汞灯或50W-5000W的氙灯。
从上述的技术方案可以看出，本发明将反应器本体和紫外灯均设置在箱体内，重要的是将紫外灯设置在反应器本体外侧。由于紫外灯设置在反应器本体的外侧，在外侧对反应器本体进行照射，使得反应器本体无需设计容纳紫外灯的腔体，对反应器本体的结构无特殊要求，因此可采用普通的容器作为反应器本体，简化了反应器本体的结构，降低反应器结构的复杂程度，故而降低了反应器本体的制造成本。
本发明的优化方案中，在箱体内，还设有用以冷却所述紫外灯的散热风扇，通过散热风扇确保光源长时间稳定运行，以适合连续作业实验。本发明通过散热风扇替换原有的冷却水循环系统，从而降低了反应器的复杂程度。
本发明的另一优选方案中，在箱体内设置有磁力搅拌器，反应器本体设置在磁力搅拌器上。本发明通过磁力搅拌器替换原有的循环泵，因此无需在反应器本体上设置与循环泵相连的进液口和回液口，降低了反应器本体的制造成本，本发明能够以经济低廉的方式保证体系反应均匀。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的光催化反应器的结构示意图；
图2为本发明另一实施例提供的光催化反应器的结构示意图；
图3为本发明再一实施例提供的光催化反应器的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种光催化反应器，以在满足光催化效应的前提下，降低反应器结构的复杂程度。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图3，图1为本发明实施例提供的光催化反应器的结构示意图；图2为本发明另一实施例提供的光催化反应器的结构示意图；图3为本发明再一实施例提供的光催化反应器的结构示意图。
本发明提供的光催化反应器，包括反应器本体4和紫外灯3。本发明的重点在于，还包括箱体1，反应器本体4和照射反应器本体4的紫外灯3均设置在箱体1内，且紫外灯3设置于反应器本体4外侧。箱体1的材料可用防火实木板、不锈钢板等，并且依据具体反应要求，可专门在箱体1上安装通气装置。反应器本体4可分别选用250mL、500mL及1000mL等不同体积的容器。
本发明将反应器本体4和紫外灯3均设置在箱体1内，重要的是将紫外灯3设置在反应器本体4外侧。由于紫外灯3设置在反应器本体4的外侧，在外侧对反应器本体4进行照射，使得反应器本体4无需设计容纳紫外灯3的腔体，对反应器本体4的结构无特殊要求，因此可采用普通的容器作为反应器本体4，简化了反应器本体4的结构，降低反应器结构的复杂程度，故而降低了反应器本体4的制造成本。
箱体1由隔板分割成两个腔体，反应器本体4和紫外灯3分别设置在两个腔体内。隔板上设有滤光片6，且该滤光片6位于反应器本体4和紫外灯3之间。紫外灯3、反应器本体4和滤光片6位于同一水平位置上，即紫外光3的光束通过滤光片6照射在反应器本体4上。通过设置不同的滤光片6可选择供紫外光透过或可见光透过，以满足不同的试验要求。
本发明还可包括设置在箱体1内，用以冷却紫外灯3的散热风扇2，散热风扇2和紫外灯3可设置于同一腔体内，以利于散热风扇2直接对紫外灯3进行冷却。本发明通过在箱体1内，设有用以冷却所述紫外灯3的散热风扇2，通过散热风扇2确保光源长时间稳定运行，以适合连续作业实验。本发明通过散热风扇2替换原有的冷却水循环系统，从而降低了反应器的复杂程度。
本发明还可包括设置在箱体1内的磁力搅拌器5，反应器本体4设置在磁力搅拌器5上。本发明在在箱体1内设置有磁力搅拌器5，反应器本体4设置在磁力搅拌器5上。本发明通过磁力搅拌器5替换原有的循环泵，因此无需在反应器本体4上设置与循环泵相连的进液口和回液口，降低了反应器本体4的制造成本，本发明能够以经济低廉的方式保证体系反应均匀。
根据实际的试验要求，本发明可通过隔板将箱体1分割成如图1所示的左右分布的两个腔体，也可将箱体1分割成如图2和图3所示的上下分布的两个腔体。在反应器本体4的形状为高度较高的情况下，此时为了扩大照射面积，一般采用如图1所示的侧面照射的方式。在反应器本体4的的底部面积较大的场合，为了扩大照射面积，一般采用如图3所示的底部照射的方式。在反应器本体4的形状为顶部面积较大，高度较低，并且需要搅拌的情况下，一般采用如图2所示的顶部照射的方式，顶部照射时，可将磁力搅拌器5设置在反应器本体4的底部，不会对光束进行遮挡。
如图2所示，隔板将箱体1分割成上下分布的两个腔体，且紫外灯3和散热风扇2设置在位于上侧的腔体内。如图3所示，隔板将箱体1分割成上下分布的两个腔体，且紫外灯3和散热风扇2设置在位于下侧的腔体内。紫外灯3可以为100～150W的高压汞灯，也可为50W-5000W的氙灯。
本发明是根据教学用光催化反应器的需求，结合国外著名实验室实践合作，开发的光催化反应器。主要用于固液两相在模拟紫外光、模拟可见光照射，是否负载光催化剂等条件下的光催化反应。可依据不同反应物质的需求，选择侧面照射、顶部或底部照射多种方式。本发明提供的光催化反应器适合应用于化学合成、环境保护及生命科学等研究领域，该系统具有技术合理、结构简单、操作便捷灵活、保护人体、自由组合、灵活定做等独特优势。
综上所述，本发明配套专业稳定的模拟光源和稳定、节省空间的体积设计，特别适合空间有限的实验室配备；配套有磁力搅拌器，可依据不同反应器本体，安装或拆除磁力搅拌器；配套有冷却装置，即直流散热风扇，确保光源长时间稳定运行，适合连续作业实验；光源控制与反应体系分开管理，结构紧凑，人性化设计。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种光催化反应器，包括反应器本体(4)和紫外灯(3)，其特征在于，还包括箱体(1)，所述反应器本体(4)和照射所述反应器本体(4)的紫外灯(3)均设置在所述箱体(1)内，且所述紫外灯(3)设置于所述反应器本体(4)外侧。
2.如权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，所述箱体(1)由隔板分割成两个腔体，所述反应器本体(4)和所述紫外灯(3)分别设置在两个腔体内。
3.如权利要求2所述的光催化反应器，其特征在于，所述隔板上设有滤光片(6)，且该滤光片(6)位于所述反应器本体(4)和所述紫外灯(3)之间。
4.如权利要求1-3任一项所述的光催化反应器，其特征在于，还包括设置在所述箱体(1)内，用以冷却所述紫外灯(3)的散热风扇(2)。
5.如权利要求4所述的光催化反应器，其特征在于，所述散热风扇(2)和所述紫外灯(3)设置于同一腔体内。
6.如权利要求1-3任一项所述的光催化反应器，其特征在于，还包括设置在所述箱体(1)内的磁力搅拌器(5)，所述反应器本体(4)设置在所述磁力搅拌器(5)上。
7.如权利要求5所述的光催化反应器，其特征在于，所述隔板将所述箱体(1)分割成左右分布的两个腔体。
8.如权利要求5所述的光催化反应器，其特征在于，所述隔板将所述箱体(1)分割成上下分布的两个腔体，且所述紫外灯(3)和所述散热风扇(2)设置在位于上侧的腔体内。
9.如权利要求5所述的光催化反应器，其特征在于，所述隔板将所述箱体(1)分割成上下分布的两个腔体，且所述紫外灯(3)和所述散热风扇(2)设置在位于下侧的腔体内。
10.如权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，所述紫外灯(3)为100～150W的高压汞灯或50W-5000W的氙灯。
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