CN106582267A - 光催化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光催化反应器。该光催化反应器包括外壳、紫外灯管、翼片组件和光催化环。多个间隔设置的片状的翼片组件环绕紫外灯管设置一周，且多个翼片组件呈以紫外灯管为中心的放射状结构；每个翼片组件由多个表面附着有光催化剂的翼片沿紫外灯管的延伸方向依次排列拼接形成，每个翼片组件的相邻的两个翼片中，一个翼片的一个缺口与另一个翼片的一个缺口共同配合形成一个通孔；多个表面均附着有光催化剂的光催化环沿紫外灯管的延伸方向间隔设置，每个光催化环依次穿设于多个翼片组件的一个通孔，而将光催化环固定在外壳内，且紫外灯管穿设于每个光催化环。上述光催化反应器的生产和组装较为简单、结构简单紧凑且净化效率较高。

Description

光催化反应器

技术领域

本发明涉及流体的净化领域，特别涉及一种光催化反应器。

背景技术

光催化净化是基于光催化剂在紫外线照射下具有的氧化还原能力而净化污染物。利用光催化净化技术去除空气中的有机污染物具有以下特点：1)直接用空气中的氧气做氧化剂，反应条件温和(常温常压)；2)可以将有机污染物分解为二氧化碳和水等无机小分子，净化效果彻底；3)半导体光催化剂化学性质稳定，氧化还原性强，成本低，不存在吸附饱和现象，使用寿命长。且光催化净化技术具有室温深度氧，二次污染小，运行成本低和可望利用太阳光为反应光源等优点，所以光催化特别合适室内挥发有机物的净化，在深度净化方面显示出了巨大的应用潜力，然而，目前的光催化反应器要么光催化接触面积较小，净化效率较低，要么结构较为复杂，生产和组装困难。

发明内容

基于此，有必要提供一种生产和组装较为简单、结构简单紧凑且净化效率较高的光催化反应器。

一种光催化反应器，包括：

外壳，具有一容置空间，所述外壳上开设有与所述容置空间相连通的入口和出口；

紫外灯管，收容于所述容置空间内；

多个间隔设置的片状的翼片组件，均收容于所述容置空间内，并环绕所述紫外灯管设置一周，且多个所述翼片组件呈以所述紫外灯管为中心的放射状结构；每个所述翼片组件由多个表面附着有光催化剂的翼片沿所述紫外灯管的延伸方向依次排列拼接形成，每个所述翼片上开设有至少两个缺口，每个所述翼片组件的相邻的两个所述翼片中，一个所述翼片的一个所述缺口与另一个所述翼片的一个所述缺口共同配合形成一个通孔，以使每个所述翼片组件上形成有多个所述通孔；

多个收容于所述容置空间内、且表面附着有光催化剂的光催化环，多个所述光催化环沿所述紫外灯管的延伸方向间隔设置，每个所述光催化环依次穿设于多个所述翼片组件的一个所述通孔，而将所述光催化环固定在所述外壳内，其中，多个所述光催化环和多个所述翼片组件均位于所述外壳的入口和出口之间，以使从所述外壳的入口进入的待净化流体能够与所述翼片和所述光催化环上的所述光催化剂接触后从所述出口流出，所述紫外灯管穿设于每个所述光催化环。

在其中一个实施例中，每个所述翼片组件为条形，多个所述翼片组件的一侧间隔固定于所述紫外灯管的周缘上，且每个所述翼片组件的多个所述翼片均与所述紫外灯管固定连接。

在其中一个实施例中，多个所述光催化环中，一部分所述光催化环的直径较大，另一部分所述光催化环的直径较小，每个所述翼片上的所述缺口为两个，且每个所述翼片上的一个所述缺口到所述紫外灯管的距离大于另一个所述缺口到所述紫外灯管的距离，以使每个所述翼片组件的多个所述通孔分别沿与所述紫外灯管的延伸方向平行的方向排列成两列，而使较小直径的所述光催化环和较大直径的所述光催化环在所述紫外灯管的延伸方向上同心且交替设置。

在其中一个实施例中，每个所述翼片和每个所述光催化环的表面均为粗糙面。

在其中一个实施例中，每个所述翼片和每个所述光催化环均为多孔结构。

在其中一个实施例中，每个所述翼片和每个所述光催化环的表面上还附着有助催化剂。

在其中一个实施例中，还包括收容于所述容置空间内、用于过滤微粒的过滤器，所述过滤器靠近所述入口设置，其中，进入所述入口的待处理流体能够经过所述过滤器过滤后与多个所述翼片组件的翼片和多个所述光催化环上的光催化剂接触。

在其中一个实施例中，还包括设置在所述外壳的入口处的鼓风机。

在其中一个实施例中，还包括收容于所述容置空间内、且用于过滤微粒的过滤装置，所述过滤装置靠近所述出口设置，其中，经过多个所述翼片组件和多个所述光催化环的流体能够经过所述过滤装置后从所述出口流出。

在其中一个实施例中，还包括多个收容于所述容置空间内的紊流发生器，多个所述紊流发生器分别安装于多个所述翼片组件上。

上述光催化反应器通过将多个翼片组件环绕紫外灯管间隔设置一周，以使多个翼片组件呈以紫外灯管为中心的放射状结构，而每个翼片组件由多个表面附着有光催化剂的翼片沿紫外灯管的延伸方向依次排列拼接形成，再通过设置多个沿紫外灯管的延伸方向间隔设置、且表面附着有光催化剂的光催化环，且使紫外灯管穿设于每个光催化环，多个光催化环和多个翼片组件均位于外壳的入口和出口之间，以使从外壳的入口进入的待净化流体能够与翼片和光催化环上的光催化剂接触后从出口流出，从而增加了能够与紫外光接触的附着有光催化剂的表面，以达到提高上述光催化反应器的光催化反应的面积，使得上述光催化反应器具有较高的净化效率；同时，上述光催化反应器将每个翼片组件设置成由多个翼片沿紫外灯管的延伸方向依次排列拼接形成，每个翼片上开设有至少两个缺口，每个翼片组件的相邻的两个翼片中，一个翼片的一个缺口与另一个翼片的一个缺口共同配合形成一个通孔，以使每个翼片组件上形成有多个通孔，而每个光催化环通过依次穿设于多个翼片组件的一个通孔，而固定在外壳内，不仅结构简单紧凑，且采用多个翼片沿紫外灯管的延伸方向依次排列拼接形成翼片组件，光催化环穿设于多个翼片组件的两个翼片的缺口形成通孔而固定在外壳内，无需使用大模具进行生产，小片生产更加简单，且小片质量较轻，组装方便，因此，上述光催化反应器生产和组装较为简单、结构简单紧凑且净化效率较高的光催化反应器。

附图说明

图1为一实施方式的光催化反应器的结构示意图；

图2为图1所示的光催化反应器沿紫外灯管的轴向的剖面图；

图3为图1所示的光催化反应器的紫外灯管、光催化环和翼片组件组装在一起的另一角度的结构示意图；

图4为图1所示的光催化反应器的翼片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

如图1及图2所示，一实施方式的光催化反应器100，包括外壳110、紫外灯120、翼片组件130和光催化环140。

外壳110具有一容置空间111。具体在图示的实施例中，外壳110为一长方体型，可以理解，在其它实施例中，外壳110不限于为上述形状，外壳110还可以为正方体形、球形、圆柱形或者不规则的立体结构，外壳110的形状可根据具体的需要进行选择。

其中，外壳110开设有与容置空间111相连通的入口112和出口114。具体在图示的实施例中，出口114和入口112相对设置。

紫外灯管120收容于容置空间111内。其中，紫外灯管120的两端与外壳110固定连接。具体的，紫外灯管120大致为圆柱形；紫外灯管120位于入口112和出口114之间，以使待净化的流体的流动方向与紫外灯管120的延伸方向相交。待净化的流体例如为气体、水等。

请一并参阅图3，翼片组件130呈片状。其中，翼片组件130为多个，且间隔设置，多个翼片组件130均固定地收容于外壳110内，并环绕紫外灯管120设置一周，多个翼片组件130呈以紫外灯管120为中心的放射状结构。具体在图示的实施例中，每个翼片组件130为条形，多个翼片组件130的一侧间隔地固定于紫外灯管120的周缘上。

请一并参阅图4，其中，每个翼片组件130由多个表面附着有光催化剂的翼片132沿紫外灯管120的延伸方向依次排列拼接形成，每个翼片132的相对的两侧均开设有缺口132a，每个翼片组件130的相邻两个翼片132中，一个翼片132的一个缺口132a与另一个翼片132的一个缺口132a共同配合形成一个通孔，以使每个翼片组件130上形成有多个通孔。具体的，可以采用卡勾卡扣、螺钉或者是穿线的方式将拼接在一起的翼片132固定，其中，具体的拼接方式可根据使用的翼片132的材质进行选择。具体在图示的实施例中，缺口132a为半圆形；可以理解，在其它实施例中，缺口132a可以为方形等。

具体的，每个翼片组件130的多个翼片132均与紫外灯管120固定连接。更具体的，翼片132为长方形片状，每个翼片组件130的多个翼片132的一端均与紫外灯管120固定连接，另一端朝远离紫外灯管120的方向延伸，而使多个翼片组件130呈以紫外灯管120为中心呈放射状结构。

可以理解，在其它实施例中，还可以翼片组件130与紫外灯管120间隔设置，此时，将位于翼片组件130的两端的两个翼片132分别与外壳110的内壁固定连接，以实现翼片组件130的固定即可。

进一步的，每个翼片132上的缺口132a为两个，每个翼片132上的一个缺口132a到紫外灯管120的距离大于另一个的缺口132a到紫外灯管120的距离，以使每个翼片组件130的多个通孔分别沿与紫外灯管120的延伸方向平行的方向排列成两列。具体的，缺口132a开设于翼片132的两侧。具体在图示的实施例中，两个缺口132分别位于翼片132的两侧。

进一步的，每个翼片132的表面为粗糙面，粗糙的表面能够增加翼片132的表面积，以增加翼片132的表面附着的光催化剂的含量，从而有利于提高光催化效率。具体的，翼片132的粗糙表面可以采用喷砂、蚀刻等方式实现。

或者，在其它实施例中，还可以将每个翼片132做成多孔结构，也可以增加翼片132的表面积以增加翼片132的表面附着的光催化剂的含量，也可以提高光催化效率。

具体的，翼片132的材质为金属、聚合物、纸、布或纤维。其中，金属为锌、锡等；聚合物为金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，即螯合树脂，例如，铁和树脂螯合形成的材料。

具体的，光催化剂为金属氧化物，例如，二氧化钛、氧化锌、三氧化二铁等。

具体在本实施例中，翼片132的材质为锌，光催化剂为氧化锌；或者，翼片132的材质为锡，光催化剂的为氧化锡。

光催化环140为多个，多个光催化环140均收容于外壳110的容置空间111内，每个光催化环140依次穿设于多个翼片组件130的一个通孔，以使多个光催化环140沿紫外灯管120的延伸方向间隔设置。其中，每个光催化环140的表面上附着有光催化剂，紫外灯管120穿设于每个光催化环140。具体在本实施例中，光催化环140为管状；可以理解，在其它实施例中，光催化环140还可以为实心的环，或者为扁平的环状。

其中，多个光催化环140和多个翼片组件130均位于外壳110的入口112和出口114之间，以使从外壳110的入口112进入的待净化流体能够与翼片132和光催化环140上的光催化剂接触后从出口114流出。

具体的，多个光催化环140中，一部分光催化环140的直径较大，另一部分光催化环140的直径较小，较小直径的光催化环140和较大直径的光催化环140在紫外灯管120的延伸方向上同圆心且交替设置。

具体在图示的实施例中，多个光催化环140以紫外灯管120的轴向为旋转轴同圆心且平行设置。

可以理解，光催化环140也不限于采用一部分直径较大，另一部分直径较小的方式设置，光催化环140的大小可以均相等，此时，多个通孔沿与紫外灯管120的延伸方向平行的方向排成一列即可。或者，还可以根据翼片132的大小以及光催化环140的疏密程度在每个翼片132上至少开一个供光催化环140穿过的安装孔(图未示)，以增加光催化环140的数量。

其中，光催化环140的材质为金属、聚合物、纸、布或纤维。其中，金属为锌、锡等；聚合物为金属离子形成多配位络合物的交联功能高分子材料，即螯合树脂，例如，铁和树脂螯合形成的材料。具体的，光催化环140的材质与翼片132的材质可以相同，也可以不相同，光催化环140的材质可根据需要选择，只要保证翼片132能够承载光催化环140的重量，而使光催化环140不会导致翼片组件130的变形即可。

为了增加光催化环140的光催化效率，光催化环140也可以采用翼片132相同的处理，例如，表面粗糙化处理或采用多孔结构。

进一步的，每个翼片132和每个光催化环140的表面上还附着有助催化剂，以提高光催化剂的催化效率。具体的，助催化剂选自铂、钯、钌、银、铜、钨、铑、钼、金及铁中的一种；或者，助催化剂选自铂、钯、钌、银、铜、钨、铑、钼、金及铁中的一种的氧化物；或者，助催化剂选自铂、钯、钌、银、铜、钨、铑、钼、金及铁中的一种的硫化物。

进一步的，光催化反应器100收容于容置空间111内、用于过滤微粒的过滤器150，过滤器150靠近外壳110的入口112设置，其中，进入入口112的待处理流体能够经过过滤器150过滤后与翼片组件130的翼片132和光催化环140接触上的光催化剂接触。过滤器150能够对流体进行预过滤，以过滤掉流体中的微粒，从而防止翼片组件130和光催化环140的结垢、以及光催化剂的失效。具体的，过滤器150为微粒过滤器。具体的，过滤器150固定安装于外壳110内。

进一步的，光催化反应器100还包括设置在外壳110的入口112处的鼓风机160，以促进流体的流动。具体的，鼓风机160与外壳110固定连接。

进一步的，光催化反应器100还包括收容于容置空间111内、且用于过滤微粒的过滤装置170，过滤装置170靠近出口114设置，其中，经过翼片组件130和光催化环140的流体能够经过过滤装置170后从出口114流出，从而进一步对经过翼片组件130和光催化环140净化的流体进行过滤净化，以提高净化的效果。具体的，过滤装置170为微粒过滤器。

进一步的，光催化反应器100还包括多个收容于容置空间111内的紊流发生器180，多个紊流发生器180分别固定安装于多个翼片组件130上。紊流发生器180能够引导流体在所需方向上流动。

上述光催化反应器100至少具有以下优点：

(1)上述光催化反应器100通过将多个翼片组件130环绕紫外灯管120间隔设置一周，以使多个翼片组件130呈以紫外灯管120为中心的放射状结构，而每个翼片组件130由多个表面附着有光催化剂的翼片132沿紫外灯管120的延伸方向依次排列拼接形成，再通过沿紫外灯管120的延伸方向间隔设置、且表面附着有光催化剂的光催化环140，且使紫外灯管120穿设于每个光催化环140，且多个光催化环140和多个翼片组件130均位于外壳110的入口112和出口114之间，以使从外壳110的入口112进入的待净化流体能够与翼片132和光催化环140上的光催化剂接触后从出口114流出，从而增加了能够与紫外光接触的附着有光催化剂的表面，以达到提高上述光催化反应器100的光催化反应的面积，使得上述光催化反应器100具有较高的净化效率。

(2)上述光催化反应器100将每个翼片组件130设置成由多个翼片132沿紫外灯管120的延伸方向依次排列拼接形成，每个翼片132上开设有至少两个缺口132a，每个翼片组件130的相邻的两个翼片132中，一个翼片132的一个缺口132a与另一个翼片132的一个缺口132a共同配合形成一个通孔，以使每个翼片组件130上形成有多个通孔，而每个光催化环140通过依次穿设于多个翼片组件130的一个通孔，而固定在外壳110内，不仅结构简单紧凑，且采用多个翼片132沿紫外灯管120的延伸方向依次排列拼接形成翼片组件130，光催化环140穿设于多个翼片组件130的两个翼片132的缺口132a形成通孔而固定在外壳110内，无需使用大模具进行生产，小片生产更加简单，且小片质量较轻，组装方便。

(3)上述光催化反应器100的多个光催化环140中，一部分光催化环140的直径较大，另一部分光催化环140的直径较小，每个翼片132的一个缺口132a到紫外灯管120的距离大于另一个的缺口132a到紫外灯管120的距离，以使每个翼片组件130的多个通孔分别沿与紫外灯管120的延伸方向平行的方向排列成两列，而使较小直径的光催化环140和较大直径的光催化环140在紫外灯管120的延伸方向上同心且交替设置，以避免多个等径的光催化环140沿紫外灯管120的延伸方向依次排列而导致阻挡部分紫外光的射出，而影响翼片132远离紫外灯管120的一端的光催化剂的反应速率，有利于提高反应效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种光催化反应器，其特征在于，包括：

外壳，具有一容置空间，所述外壳上开设有与所述容置空间相连通的入口和出口；

紫外灯管，收容于所述容置空间内；

多个间隔设置的片状的翼片组件，均收容于所述容置空间内，并环绕所述紫外灯管设置一周，且多个所述翼片组件呈以所述紫外灯管为中心的放射状结构；每个所述翼片组件由多个表面附着有光催化剂的翼片沿所述紫外灯管的延伸方向依次排列拼接形成，每个所述翼片上开设有至少两个缺口，每个所述翼片组件的相邻的两个所述翼片中，一个所述翼片的一个所述缺口与另一个所述翼片的一个所述缺口共同配合形成一个通孔，以使每个所述翼片组件上形成有多个所述通孔；

多个收容于所述容置空间内、且表面附着有光催化剂的光催化环，多个所述光催化环沿所述紫外灯管的延伸方向间隔设置，每个所述光催化环依次穿设于多个所述翼片组件的一个所述通孔，而将所述光催化环固定在所述外壳内，其中，多个所述光催化环和多个所述翼片组件均位于所述外壳的入口和出口之间，以使从所述外壳的入口进入的待净化流体能够与所述翼片和所述光催化环上的所述光催化剂接触后从所述出口流出，所述紫外灯管穿设于每个所述光催化环。

2.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，每个所述翼片组件为条形，多个所述翼片组件的一侧间隔固定于所述紫外灯管的周缘上，且每个所述翼片组件的多个所述翼片均与所述紫外灯管固定连接。

3.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，多个所述光催化环中，一部分所述光催化环的直径较大，另一部分所述光催化环的直径较小，每个所述翼片上的所述缺口为两个，且每个所述翼片上的一个所述缺口到所述紫外灯管的距离大于另一个所述缺口到所述紫外灯管的距离，以使每个所述翼片组件的多个所述通孔分别沿与所述紫外灯管的延伸方向平行的方向排列成两列，而使较小直径的所述光催化环和较大直径的所述光催化环在所述紫外灯管的延伸方向上同心且交替设置。

4.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，每个所述翼片和每个所述光催化环的表面均为粗糙面。

5.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，每个所述翼片和每个所述光催化环均为多孔结构。

6.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，每个所述翼片和每个所述光催化环的表面上还附着有助催化剂。

7.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，还包括收容于所述容置空间内、用于过滤微粒的过滤器，所述过滤器靠近所述入口设置，其中，进入所述入口的待处理流体能够经过所述过滤器过滤后与所述翼片组件的翼片和所述光催化环上的光催化剂接触。

8.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，还包括设置在所述外壳的入口处的鼓风机。

9.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，还包括收容于所述容置空间内、且用于过滤微粒的过滤装置，所述过滤装置靠近所述出口设置，其中，经过所述翼片组件和所述光催化环的流体能够经过所述过滤装置后从所述出口流出。

10.根据权利要求1所述的光催化反应器，其特征在于，还包括多个收容于所述容置空间内的紊流发生器，多个所述紊流发生器分别固定安装于多个所述翼片组件上。