CN104801253B - 一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器 - Google Patents
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Abstract
一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，光源设置在铝箔灯罩中间；半球形石英聚光镜安装在铝箔灯罩的端口；磨砂口石英反应皿通过磨砂口与半球形石英聚光镜密封连接；磨砂口石英反应皿的外侧上分别设有进气口和出气口；圆柱形双杆石英搅拌器的中间带有磁子；圆柱形双杆石英搅拌器的两端对称设有两个搅拌杆，其中，一个搅拌杆上安装三个犁铧，另一个搅拌杆上安装两个犁铧，双搅拌杆上的各犁铧对称交错安装，以此最大程度的更新催化剂表面；磨砂口石英反应皿放在加热式磁力搅拌器上。
Description
技术领域
本发明属于光催化反应技术领域，特别涉及一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器。
背景技术
自从上世纪70年代发现半导体材料二氧化钛可用来光分解水以来，目前光催化技术已经发展了40多年，且近几年发展迅速。大量文献报道，二氧化钛具有稳定性好、耐光腐蚀、无毒、催化活性好等优点，因此纳米二氧化钛在光催化中具有定鼎的普遍适应性。
近年来，随着光催化领域的发展，研究者们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研究，但光催化技术的实际应用仍然受到光催化反应器有效设计的制约和阻碍。
光催化技术分为：气-固复合光催化、液-固复合光催化、固-固复合光催化。
目前气-固复合光催化反应器的设计能够实现光源与催化剂充分接触，却不能使光能被充分利用，并且不能使催化剂表面更新，提高转化率和反应速率。
光催化反应器的设计装置按光源的照射方式可以分为非聚光式反应器和聚光式反应器。非聚光式反应器是通过光源直接照射催化剂，光源直接照射分散光能，不能够充分利用光能来激发催化剂，需要提高光强来激发光催化剂。聚光式反应器通过抛物面收集光源，通过聚集光束来提供催化剂需要的能量，因此聚光式反应器能够提高光能利用率，从而达到节能的目的。
公元前6世纪中国人发明了铁犁。欧洲人到17世纪才使用铁犁，比中国人晚了2300年。中国人大约自商代起已经使用耕牛拉犁，木身犁铧。利用犁铧的更新效果，能够起到对催化剂表面更新，提高光催化剂转化率。
发明内容
本发明涉及一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器克服上述不足。首先，本发明利用抛物面半球形石英玻璃作为聚光镜，能够把分散的光源聚集为光束，从而达到提高光能利用率和节能的效果；然后，本发明通过磁力搅拌带动犁铧，从而达到密封条件下固体催化剂表面更新，解决了机械搅拌密封问题；最后，本发明利用石英犁铧对光催化剂进行表面更新，从而提高反应转化率和反应速率。
为实现上述目的，本发明技术方案为一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，包括光源1、铝箔灯罩2、半球形石英聚光镜3、磨砂口石英反应皿4、进气口5、出气口6、圆柱形双杆石英搅拌器7、犁铧8、加热式磁力搅拌器10；所述圆柱形双杆石英搅拌器7的中间带有磁子9。
具体而言，所述光源1设置在铝箔灯罩2中间；半球形石英聚光镜3安装在铝箔灯罩2的端口；磨砂口石英反应皿4通过磨砂口与半球形石英聚光镜3密封连接；磨砂口石英反应皿4的外侧上分别设有进气口5和出气口6；圆柱形双杆石英搅拌器7的中间带有磁子9；圆柱形双杆石英搅拌器7的两端对称设有两个搅拌杆，其中，一个搅拌杆上安装三个犁铧8，另一个搅拌杆上安装两个犁铧8，双搅拌杆上的各犁铧8对称交错安装，以此最大程度的更新催化剂表面；磨砂口石英反应皿4放在加热式磁力搅拌器10上。
所述光源1为可更换光源，根据具体实验要求来更换，如紫外灯、白炽灯。
所述的半球形石英聚光镜3的表面设有与磨砂口石英反应皿4密封的凹槽。
所述加热式磁力搅拌器10通过磁力带动磁子9转动，进而圆柱形双杆石英搅拌器7与犁铧8也同时转动，最后犁铧8起到翻新催化剂的作用。
所述犁铧8为v形结构，对称交错安装能够最大程度更新催化剂表面。
本发明提供的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，具有以下优点：
1、本发明提供的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，通过聚光镜的原理能够把分散的光源聚集为光束，从而达到提高光能利用率的效果。
2、本发明提供的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，通过磁力搅拌带动犁铧，从而达到密封条件下固体催化剂的更新，解决了机械搅拌密封问题。
3、本发明提供的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，利用石英犁铧对光催化剂进行表面更新，从而提高催化剂的转化率和反应速率。
附图说明
图1为本发明提供的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器的结构图。
图2为本发明提供的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器的圆柱形双杆石英搅拌器的立体图。
图中：1、光源，2、铝箔灯罩，3、半球形石英聚光镜，4、磨砂口石英反应皿，5、进气口，6、出气口，7、圆柱形双杆石英搅拌器，8、犁铧，9、磁子，10、加热式磁力搅拌器。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明，如图1-2所示，一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，该反应器的实施方法如下，
S1取下半球形石英聚光镜3，取出圆柱形双杆石英搅拌器7。
S2在磨砂口石英反应皿4中放入适量光催化剂。
S3放入圆柱形双杆石英搅拌器7并盖上半球形石英聚光镜3。
S4选择合适光源1，铝箔灯罩2放在半球形石英聚光镜3上。
S5打开加热式磁力搅拌器10，转速适中，不需要过快。
S6打开光源1，通过铝箔灯罩2与半球形石英聚光镜3把分散光汇聚成光束，然后照射在光催化剂上。
S7进气口5通入反应气体，气体流速低，气体扩散慢。
S8出气口6排出产物气体。
Claims (6)
1.一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，其特征在于：该反应器包括光源(1)、铝箔灯罩(2)、半球形石英聚光镜(3)、磨砂口石英反应皿(4)、进气口(5)、出气口(6)、圆柱形双杆石英搅拌器(7)、犁铧(8)、加热式磁力搅拌器(10)；所述圆柱形双杆石英搅拌器(7)的中间带有磁子(9)；
所述光源(1)设置在铝箔灯罩(2)中间；半球形石英聚光镜(3)安装在铝箔灯罩(2)的端口；磨砂口石英反应皿(4)通过磨砂口与半球形石英聚光镜(3)密封连接；磨砂口石英反应皿(4)的外侧上分别设有进气口(5)和出气口(6)；圆柱形双杆石英搅拌器(7)的中间带有磁子(9)；圆柱形双杆石英搅拌器(7)的两端对称设有两个搅拌杆，其中，一个搅拌杆上安装三个犁铧(8)，另一个搅拌杆上安装两个犁铧(8)，双搅拌杆上的各犁铧(8)对称交错安装；磨砂口石英反应皿(4)放在加热式磁力搅拌器(10)上。
2.根据权利要求1所述的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，其特征在于：所述光源(1)为紫外灯或白炽灯。
3.根据权利要求1所述的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，其特征在于：所述的半球形石英聚光镜(3)的表面设有与磨砂口石英反应皿(4)密封的凹槽。
4.根据权利要求1所述的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，其特征在于：所述加热式磁力搅拌器(10)通过磁力带动磁子(9)转动，进而圆柱形双杆石英搅拌器(7)与犁铧(8)也同时转动，最后犁铧(8)起到翻新催化剂的作用。
5.根据权利要求1所述的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，其特征在于：所述犁铧(8)为v形结构。
6.根据权利要求1所述的一种犁铧式集成偶合聚光磁力光催化反应器，其特征在于：该反应器的实施方法如下，
步骤1)取下半球形石英聚光镜(3)，取出圆柱形双杆石英搅拌器(7)；
步骤2)在磨砂口石英反应皿(4)中放入适量光催化剂；
步骤3)放入圆柱形双杆石英搅拌器(7)并盖上半球形石英聚光镜(3)；
步骤4)选择合适光源(1)，铝箔灯罩(2)放在半球形石英聚光镜(3)上；
步骤5)打开加热式磁力搅拌器(10)，转速适中，不需要过快；
步骤6)打开光源(1)，通过铝箔灯罩(2)与半球形石英聚光镜(3)把分散光汇聚成光束，然后照射在光催化剂上；
步骤7)进气口(5)通入反应气体，气体流速低，气体扩散慢；
步骤8)出气口(6)排出产物气体。
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