CN110917873A - 一种旋转式光催化反应器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种旋转式光催化反应器，包括外壳、盖体、转轴、进口管路、出口管路和外桶，外壳顶部敞口，盖体可拆卸连接于外壳顶部，进口管路和出口管路分别与外壳两侧连通，转轴水平设置于外壳内且其与外壳转动连接，转轴的中心轴线与进口管路的中心轴线垂直，内桶与外桶之间形成的空腔为载体层，载体层内填充有负载着光催化剂的吸附剂，外桶和转轴之间设有连接装置，连接装置使外桶与转轴同步转动，外壳外设有驱动装置用以驱动转轴转动，外壳内还设有光催化组件用以催化反应。有益效果：增大光催化剂与气体的接触面积，延长污染物在反应器中的停留时间，实现边吸附边脱除的目的，有效增加废气的净化效率。

Description

一种旋转式光催化反应器

技术领域

本发明涉及废气治理领域，尤其涉及一种旋转式光催化反应器。

背景技术

光催化技术作为一种高效、安全的废气净化技术，逐渐得到了国内外学术界的认可，其基本原理是：光催化剂在可见光/紫外光照射下在表面产生电子和空穴，一部分电子和空穴与挥发性有机物直接发生反应，一部分与水分子发生反应生成氢氧自由基，然后与有机物发生反应从而净化脱除污染物。当光催化剂负载到吸附剂上后能有效促进电子和空穴对的分离增强光催化效率，同时对于不能及时反应的反应物存留在吸附剂上利用产生的氧化自由基能有效将其去除，从而实现边吸附边脱除的目的，达到更高的去除效率。光催化反应在常温常压下即可进行，半导体光催化剂，化学性质稳定，可重复使用，使用寿命长。光催化技术在环境保护方面体现了巨大的发展潜力，很有市场前景。

研究表明，增大光催化剂与气体的接触面积，延长污染物在反应器中的停留时间，能有效增加废气的净化效率。但是，目前的光催化反应器，光催化反应接触面积小，污染物在反应器中的停留时间短，导致光催化净化效率低下，不利于推广。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种旋转式光催化反应器，能够增大光催化剂与气体的接触面积，延长污染物在反应器中的停留时间，能有效增加废气的净化效率。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种旋转式光催化反应器，包括外壳、盖体、转轴、进口管路、出口管路、内桶和外桶，所述外壳顶部敞口，所述盖体可拆卸连接于所述外壳顶部，所述进口管路和所述出口管路分别与所述外壳两侧连通且其两者的中心轴线共线，所述转轴水平设置于所述外壳内且其两端分别与所述外壳转动连接，所述转轴的中心轴线与所述进口管路的中心轴线垂直，所述内桶位于所述外桶内部，所述转轴位于所述内桶内且其穿过所述外桶的两端，所述内桶与所述外桶之间形成的空腔为载体层，所述载体层内填充有负载着光催化剂的吸附剂，所述转轴上设有连接装置，所述连接装置使所述内桶和所述外桶与所述转轴同步转动，所述外壳外设有驱动装置用以驱动所述转轴转动，所述外壳内还设有光催化组件用以催化反应。

本发明的有益效果是：利用光催化技术净化环境，反应条件温和，且无二次污染；所述光催化剂，制作工艺简单，生产成本低，化学稳定性好，使用寿命长，有利于工业应用；能够实现边吸附边脱除的目的。

载体组件以载体层的形式设置，反应载气沿着垂直于外桶中心轴线的方向流动，增大了气体与光催化剂的接触面积，外桶可绕其中心轴线旋转，未来得及反应的污染物吸附在载体层内的负载有光催化剂的吸附剂上，在旋转的过程中灯管的照射下继续发生反应，延长了污染物在反应器内的停留时间，可显著提高光催化效率。

灯管均与所述转轴的中心轴线平行设置，有效增大光能的利用率，保证光线能覆盖整个反应器。

本反应器耗材少，工艺简单，生产成本低，易于维修和更换。

总的来讲，本反应器增大光催化剂与气体的接触面积，延长污染物在反应器中的停留时间，能有效增加废气的净化效率。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

所述外壳为顶部敞口的长方体空腔结构，所述盖体为底部敞口的长方体空腔结构，所述盖体与所述外壳相匹配以启闭所述外壳。

采用上述进一步方案的有益效果是，盖体与所述外壳相匹配以启闭所述外壳，可以方便的打开盖体进行操作，也可快速的关闭外壳开始工作。

所述盖体两外侧壁和所述外壳两外侧壁上分别固定连接有盖体锁紧板和外壳锁紧板，还包括两个螺栓和两个螺母，每个所述螺栓依次穿过对应的所述盖体锁紧板和所述外壳锁紧板，每个所述螺母与对应的所述螺栓的穿出端螺纹连接。

采用上述进一步方案的有益效果是，盖体锁紧板和外壳锁紧板配合螺栓和螺母的结构，连接牢靠，方便耐用。

还包括密封条，所述外壳与所述盖体的接触处开设有密封槽，所述密封条嵌设于所述密封槽内。

采用上述进一步方案的有益效果是，密封条嵌设于所述密封槽内使得外壳与所述盖体连接时不泄露废气。

所述外桶为水平设置的圆柱体空腔，所述内桶为两端敞口且水平设置的圆柱体空腔，所述连接装置包括多个支撑板，所述支撑板位于所述外桶内，所述内桶、所述外桶和所述转轴的三者中心轴线均共线，所述内桶的两端与所述外桶的两端内壁抵接。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述内桶、所述外桶和所述转轴的三者中心轴线均共线，为转轴带动外桶同步转动提供基础，内桶的两端与所述外桶的两端内壁抵接可使内桶和外桶之间形成载体层。

所述内桶的上沿其圆周方向均匀间隔的开设有多个径向的内桶孔，所述外桶上沿其圆周方向均匀间隔的开设有多个径向的与所述内桶孔相对应的外桶槽，所述支撑板设有多个，所述支撑板沿所述转轴的圆周均匀间隔设置，每个所述支撑板的一端均固定连接于所述转轴中部的圆周上，每个所述支撑板的另一端均穿过所述内桶孔并伸入对应的所述外桶槽内，所述支撑板的长度比所述内桶的长度小60-80mm，所述支撑板上均匀间隔的开设有多个支撑板通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，转轴通过支撑板带动外桶转动，内桶使支撑板的位置更加稳定，支撑板的长度比所述内桶的长度小60-80mm，支撑板可将载体层分割为若干个小区域，便于更换吸附剂，支撑板通孔的开设，使得载体层被分割为若干个小区域后，各个小区域之间可以流通气体，反应更加充分。

所述内桶孔、所述外桶槽和所述支撑板均设有六个。

采用上述进一步方案的有益效果是，内桶孔、所述外桶槽和所述支撑板均设有六个，足以实现转轴带动外桶转动，又兼顾成本。

所述驱动装置包括大齿轮、小齿轮、电机和电机支座，所述电机支座设于所述外壳旁且其底部固定连接于地面上，所述电机固定连接于所述电机支座顶部，所述转轴的一端伸出所述外壳，所述大齿轮与所述转轴的伸出端同轴固定连接，所述小齿轮与所述电机的电机轴同轴固定连接，所述大齿轮与所述小齿轮相互啮合。

采用上述进一步方案的有益效果是，电机通过大齿轮和小齿轮将动力传递给转轴，从而带动转轴转动。

所述光催化组件包括多个灯管，所述灯管均匀间隔的固定连接于所述外壳的内壁上，所述灯管均与所述转轴的中心轴线平行设置。

采用上述进一步方案的有益效果是，所述灯管均匀间隔的固定连接于所述外壳的内壁上，使得每个灯管都能照到外桶外侧壁，所述灯管均与所述转轴的中心轴线平行设置，这样光照的效率更高。

所述外桶的圆周及两端面上均匀间隔的开设有多个外桶孔，所述外桶孔为通孔。

采用上述进一步方案的有益效果是，外桶孔的设置使得气体能够通过外桶进入载体层。

附图说明

图1为本发明所提供的一种旋转式光催化反应器的结构示意图；

图2为图1所示的一种旋转式光催化反应器的左视图的剖视图；

图3为图1所示的一种旋转式光催化反应器的外壳和盖体的连接示意图；

图4为图1所示的一种旋转式光催化反应器的支撑板、内桶和外桶的连接示意图；

图5为图1所示的一种旋转式光催化反应器的内桶的结构示意图；

图6为图1所示的一种旋转式光催化反应器的外桶的结构示意图；

图7为图5所示的内桶的左视图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、外壳，2、盖体，3、转轴，4、支撑板，5、内桶，6、外桶，7、进口管路，8、出口管路，9、灯管，10、外桶孔，11、密封条，12、盖体锁紧板，13、外壳锁紧板，14、螺栓，15、螺母，16、外桶槽，17、大齿轮，18、小齿轮，19、电机，20、电机支座，21、内桶孔，22、载体层，23、进气口导流板，24、出气口导流板，25、支撑板通孔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1-7所示，一种旋转式光催化反应器，包括外壳1、盖体2、转轴3、进口管路7、出口管路8、内桶5和外桶6，所述外壳1顶部敞口，所述盖体2可拆卸连接于所述外壳1顶部，所述进口管路7和所述出口管路8分别与所述外壳1两侧连通且其两者的中心轴线共线，所述转轴3水平设置于所述外壳1内且其两端分别与所述外壳1转动连接，所述转轴3的中心轴线与所述进口管路7的中心轴线垂直，所述内桶5位于所述外桶6内部，所述转轴3位于所述内桶5内且其穿过所述外桶6的两端，所述内桶5与所述外桶6之间形成的空腔为载体层22，所述载体层22内填充有负载着光催化剂的吸附剂，所述转轴3上设有连接装置，所述连接装置使所述内桶5和所述外桶6与所述转轴3同步转动，所述外壳1外设有驱动装置用以驱动所述转轴3转动，所述外壳1内还设有光催化组件用以催化反应。

所述外壳1为顶部敞口的长方体空腔结构，所述盖体2为底部敞口的长方体空腔结构，所述盖体2与所述外壳1相匹配以启闭所述外壳1。

所述盖体2两外侧壁和所述外壳1两外侧壁上分别固定连接有盖体锁紧板12和外壳锁紧板13，还包括两个螺栓14和两个螺母15，每个所述螺栓14依次穿过对应的所述盖体锁紧板12和所述外壳锁紧板13，每个所述螺母15与对应的所述螺栓14的穿出端螺纹连接。

还包括密封条11，所述外壳1与所述盖体2的接触处开设有密封槽，所述密封条11嵌设于所述密封槽内。

所述外桶6为水平设置的圆柱体空腔，所述内桶5为两端敞口且水平设置的圆柱体空腔，所述连接装置包括多个支撑板4，所述支撑板4位于所述外桶6内，所述内桶5、所述外桶6和所述转轴3的三者中心轴线均共线，所述内桶5的两端与所述外桶6的两端内壁抵接。

所述内桶5的上沿其圆周方向均匀间隔的开设有多个径向的内桶孔21，所述外桶6上沿其圆周方向均匀间隔的开设有多个径向的与所述内桶孔21相对应的外桶槽16，所述支撑板4设有多个，所述支撑板4沿所述转轴3的圆周均匀间隔设置，每个所述支撑板4的一端均固定连接于所述转轴3中部的圆周上，每个所述支撑板4的另一端均穿过所述内桶孔21并伸入对应的所述外桶槽16内，所述支撑板4的长度比所述内桶5的长度小60-80mm，所述支撑板4上均匀间隔的开设有多个支撑板通孔25。

所述内桶孔21、所述外桶槽16和所述支撑板4均设有六个。

所述驱动装置包括大齿轮17、小齿轮18、电机19和电机支座20，所述电机支座20设于所述外壳1旁且其底部固定连接于地面上，所述电机19固定连接于所述电机支座20顶部，所述转轴3的一端伸出所述外壳1，所述大齿轮17与所述转轴3的伸出端同轴固定连接，所述小齿轮18与所述电机19的电机轴同轴固定连接，所述大齿轮17与所述小齿轮18相互啮合。

所述光催化组件包括多个灯管9，所述灯管9均匀间隔的固定连接于所述外壳1的内壁上，所述灯管9均与所述转轴3的中心轴线平行设置。

所述外桶6的圆周及两端面上均匀间隔的开设有多个外桶孔10，所述外桶孔10为通孔。

所述支撑板4将所述载体层22分隔成六个载体空腔，每个载体空腔内都装满的负载有光催化剂的吸附剂，每个载体空腔对应的外桶6圆周侧壁上均设有可启闭的更换门，便于直接打开该更换门来装载或更换吸附剂；所述外桶6的一端面上开设有可启闭的装配门，便于内桶5的装配。

电机支座20也可固定连接于所述外壳1外侧壁，这样可以无需限定外壳1的放置位置。

所述外壳1的位于进口管路7下方的内侧壁上固定连接有进气口导流板23，所述进气口导流板23指向右上，用以导流进气，使气体从外壳1内部的上部流通进气；所述外壳1的位于出口管路8下方的内侧壁上固定连接有出气口导流板24，所述出气口导流板24指向左上，用以导流出气，使气体从外壳1内部的上部流通出去。上面是吸附区，下面是脱附区(反应区)，上面吸附饱和之后转到下半部分进行脱附，对活性炭纤维进行一个再生再利用的过程。

载体层22里面装的是负载有光催化剂的吸附剂(可以是活性炭纤维)，光催化剂可为二氧化钛，污染物可为甲苯、丙酮或者其他挥发性有机物，这样能达到一部分污染物直接与光催化剂反应，另一部分来不及反应的就截留在吸附剂上，当吸附有污染物的吸附剂转到反应区时，让他反应就能实现去除能达到延长停留时间的目的。

本申请中所提及的固定连接可为螺栓连接、焊接或粘接。

工作原理：

废气从进口管路7进入外壳1内，外桶6在转轴3和支撑板4的带动下转动，废气最先与外桶6前段和载体层22前段接触，载体层22前段中的光催化剂在可见光/紫外光照射下在表面产生电子和空穴，一部分电子和空穴与挥发性有机物直接发生反应，一部分与水分子发生反应生成氢氧自由基，然后与有机物发生反应，从而净化脱除废气中的污染物，净化后的气体从出口管路8流出；而未来得及反应的部分污染物吸附在负载有光催化剂的吸附剂中随着外桶6滚动，最先接触的载体层22一段滚动离开进气区域，当吸附有污染物的吸附剂转到反应区时，让它反应就能去除污染物，待再次转动到进气区时，吸附剂上的污染物已经是完全反应后的状态，依次反复，每一段外桶6和载体层22均进行上述过程，能达到延长停留时间和增大光催化剂与气体接触面积的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转式光催化反应器，其特征在于，包括外壳(1)、盖体(2)、转轴(3)、进口管路(7)、出口管路(8)、内桶(5)和外桶(6)，所述外壳(1)顶部敞口，所述盖体(2)可拆卸连接于所述外壳(1)顶部，所述进口管路(7)和所述出口管路(8)分别与所述外壳(1)两侧连通且其两者的中心轴线共线，所述转轴(3)水平设置于所述外壳(1)内且其两端分别与所述外壳(1)转动连接，所述转轴(3)的中心轴线与所述进口管路(7)的中心轴线垂直，所述内桶(5)位于所述外桶(6)内部，所述转轴(3)位于所述内桶(5)内且其穿过所述外桶(6)的两端，所述内桶(5)与所述外桶(6)之间形成的空腔为载体层(22)，所述载体层(22)内填充有负载着光催化剂的吸附剂，所述转轴(3)上设有连接装置，所述连接装置使所述内桶(5)和所述外桶(6)与所述转轴(3)同步转动，所述外壳(1)外设有驱动装置用以驱动所述转轴(3)转动，所述外壳(1)内还设有光催化组件用以催化反应。

2.根据权利要求1所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述外壳(1)为顶部敞口的长方体空腔结构，所述盖体(2)为底部敞口的长方体空腔结构，所述盖体(2)与所述外壳(1)相匹配以启闭所述外壳(1)。

3.根据权利要求2所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述盖体(2)两外侧壁和所述外壳(1)两外侧壁上分别固定连接有盖体锁紧板(12)和外壳锁紧板(13)，还包括两个螺栓(14)和两个螺母(15)，每个所述螺栓(14)依次穿过对应的所述盖体锁紧板(12)和所述外壳锁紧板(13)，每个所述螺母(15)与对应的所述螺栓(14)的穿出端螺纹连接。

4.根据权利要求3所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，还包括密封条(11)，所述外壳(1)与所述盖体(2)的接触处开设有密封槽，所述密封条(11)嵌设于所述密封槽内。

5.根据权利要求2所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述外桶(6)为水平设置的圆柱体空腔，所述内桶(5)为两端敞口且水平设置的圆柱体空腔，所述连接装置包括多个支撑板(4)，所述支撑板(4)位于所述外桶(6)内，所述内桶(5)、所述外桶(6)和所述转轴(3)的三者中心轴线均共线，所述内桶(5)的两端与所述外桶(6)的两端内壁抵接。

6.根据权利要求5所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述内桶(5)的上沿其圆周方向均匀间隔的开设有多个径向的内桶孔(21)，所述外桶(6)上沿其圆周方向均匀间隔的开设有多个径向的与所述内桶孔(21)相对应的外桶槽(16)，所述支撑板(4)设有多个，所述支撑板(4)沿所述转轴(3)的圆周均匀间隔设置，每个所述支撑板(4)的一端均固定连接于所述转轴(3)中部的圆周上，每个所述支撑板(4)的另一端均穿过所述内桶孔(21)并伸入对应的所述外桶槽(16)内，所述支撑板(4)的长度比所述内桶(5)的长度小60-80mm，所述支撑板(4)上均匀间隔的开设有多个支撑板通孔(25)。

7.根据权利要求6所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述内桶孔(21)、所述外桶槽(16)和所述支撑板(4)均设有六个。

8.根据权利要求6所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述驱动装置包括大齿轮(17)、小齿轮(18)、电机(19)和电机支座(20)，所述电机支座(20)设于所述外壳(1)旁且其底部固定连接于地面上，所述电机(19)固定连接于所述电机支座(20)顶部，所述转轴(3)的一端伸出所述外壳(1)，所述大齿轮(17)与所述转轴(3)的伸出端同轴固定连接，所述小齿轮(18)与所述电机(19)的电机轴同轴固定连接，所述大齿轮(17)与所述小齿轮(18)相互啮合。

9.根据权利要求6所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述光催化组件包括多个灯管(9)，所述灯管(9)均匀间隔的固定连接于所述外壳(1)的内壁上，所述灯管(9)均与所述转轴(3)的中心轴线平行设置。

10.根据权利要求1-9任一项所述一种旋转式光催化反应器，其特征在于，所述外桶(6)的圆周及两端面上均匀间隔的开设有多个外桶孔(10)，所述外桶孔(10)为通孔。

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