CN114249379A - 一种光催化污染物降解反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种光催化污染物降解反应装置，其光催化降解腔室内设有光催化构件和用于光催化降解用的光源，光催化构件包括光催化剂颗粒和负载体，负载体上设有负载区和镜面区，光催化剂颗粒设置在负载体的负载区内。本发明利用在光催化构件设置镜面区对光源发出的光进行不同角度的反射，使得光在光催化构件之间发生不断反射，并最终照射在光催化剂颗粒上，减少光在设备内部的损耗。
Description
技术领域
本发明涉及污染物处理技术领域。具体地说是一种光催化污染降解反应装置。
背景技术
利用光催化技术对空气及水中的有机污染物进行降解已经是一种比较成熟的治污手段，也是一种值得推广的手段。在现有的光催化降解污染物所采用的装置中，光催化剂颗粒与固件结合安装在装置内部，光源也是固定的，通过搅拌使污染物与光催化剂颗粒发生碰撞并在光催化剂颗粒上发生降解反应。这种装置存在，光源发出的光需要通过光催化降解腔内壁上的反光材料将光不断地反射才能使大部分光照射到光催化剂颗粒上，这其中还会存在一部分光催化剂无法被光照射到，使得部分光催化剂无法参与到光催化降解反应中，这就会导致完成一定量的有机污染物降解耗时增加。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种光催化污染物降解反应装置，利用在光催化构件设置镜面区对光源发出的光进行不同角度的反射，使得光在光催化构件之间发生不断反射，并最终照射在光催化剂颗粒上，减少光在设备内部的损耗。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种光催化污染物降解反应装置，光催化降解腔室内设有光催化构件和用于光催化降解用的光源，光催化构件包括光催化剂颗粒和负载体，负载体上设有负载区和镜面区，光催化剂颗粒设置在负载体的负载区内。
上述光催化污染物降解反应装置，负载体的镜面区为非平面镜面区。
上述光催化污染物降解反应装置，非平面镜面区内相邻的两个镜面之间的夹角大于0°且小于180°。
上述光催化污染物降解反应装置，光源上设有透光罩，透光罩为外壁具有多棱面的透光罩。
上述光催化污染物降解反应装置，负载体包括中空瓷珠和中空陶瓷分隔柱，中空陶瓷分隔柱一端与中空瓷珠外壁固定连接；中空瓷珠外壁上和中空陶瓷分隔柱外壁上均设有负载区和镜面区。
上述光催化污染物降解反应装置，负载体包括中空玻璃棒，中空玻璃棒外壁上设有负载区和镜面区。
上述光催化污染物降解反应装置，包括外壳、密封盖、内壳和分隔孔板，内壳设置在外壳内且通过支脚和支板与外壳可拆卸连接，外壳上端与密封盖固定连接；分隔孔板设置在外壳内部且位于内壳正上方；光源上端与密封盖可拆卸连接，光源下端穿过分隔孔板设置在内壳内且光源下端端头邻近内壳底部；密封盖上设有排气管；内壳底部设置有进水管和进气管，进气管与增压泵流体导通连接；外壳底部设有排水管；内壳内部、内壳与外壳之间的空腔以及分隔孔板与密封盖之间的空腔为光催化降解腔室；内壳为超白玻璃制内壳。
上述光催化污染物降解反应装置，排气管通过抽气泵与进气管流体导通连接。
上述光催化污染物降解反应装置，抽气泵出气端与储气容器进气端流体导通连接，储气容器出气端与进气管流体导通连接。
上述光催化污染物降解反应装置，外壳内壁上设有光催化剂颗粒和反光膜片，光催化剂颗粒设置在反光膜片围成的光催化剂分布区内。
本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：
1.本发明在光催化构件上设置镜面区，利用镜面区对无法直接照射到光催化剂颗粒上的光进行反射，使得光经过反射后能够照射到光催化剂颗粒上，减少光在液体或空气内传播的损耗。
2.本发明可以利用抽气泵降低光催化降解腔内的气压，使得易挥发有机物进入空气内与光催化剂颗粒结合并发生降解反应，有效降低污水内有机污染物的浓度，从而提高整体的污染物降解速度。
附图说明
图1为本发明光催化污染物降解反应装置的结构示意图；
图2为本发明光催化污染物降解反应装置的透光罩的结构示意图；
图3为本发明光催化污染物降解反应装置的一种光催化构件的结构示意图；
图4为本发明光催化污染物降解反应装置的一种负载体的结构示意图；
图5为本发明光催化污染物降解反应装置的镜面区的平面结构示意图；
图6为本发明光催化污染物降解反应装置的镜面区的侧立面结构示意图。
图中，1-外壳；2-内壳；3-密封盖；4-光源；5-透光罩；6-支脚；7-支板；8-分隔孔板；9-排气管；10-进水管；11-进气管；12-排水管；13-光催化构件，13-1-中空瓷珠，13-2-光催化剂颗粒，13-3-中空陶瓷分隔柱，13-a-中空玻璃棒，13-b-负载区，13-c-镜面区；13-d-镜面。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本发明一种光催化污染物降解反应装置，包括外壳1、密封盖3、内壳2和分隔孔板8，内壳2设置在外壳1内且通过支脚6和支板7与外壳1可拆卸连接，外壳1上端与密封盖3固定连接；分隔孔板8设置在外壳1内部且位于内壳2正上方；光源4上端与密封盖3可拆卸连接，光源4下端穿过分隔孔板8设置在内壳2内且光源4下端端头邻近内壳2底部；密封盖3上设有排气管9，排气管9通过抽气泵与进气管11流体导通连接，抽气泵出气端与储气容器进气端流体导通连接，储气容器出气端与进气管11流体导通连接；内壳2底部设置有进水管10和进气管11，进气管11与增压泵流体导通连接；外壳1底部设有排水管12；内壳2内部、内壳2与外壳1之间的空腔以及分隔孔板8与密封盖3之间的空腔为光催化降解腔室，外壳1内壁上设有光催化剂颗粒13-2和反光膜片，光催化剂颗粒13-2设置在反光膜片围成的光催化剂分布区内；内壳2为超白玻璃制内壳；光催化降解腔室内设有光催化构件13和用于光催化降解用的光源4，光催化构件13包括光催化剂颗粒13-2和负载体，负载体上设有负载区13-b和镜面区13-c，光催化剂颗粒13-2设置在负载体的负载区13-b内。
其中，负载体的镜面区13-c为非平面镜面区，非平面镜面区内相邻的两个镜面13-d之间的夹角大于0°且小于180°；如图1和图2所示，光源4上设有透光罩5，透光罩5为外壁具有多棱面的透光罩。
本实施例中，负载体包括中空瓷珠13-1和中空陶瓷分隔柱13-3，如图3所示，中空陶瓷分隔柱13-3一端与中空瓷珠13-1外壁固定连接；中空瓷珠13-1外壁上和中空陶瓷分隔柱13-3外壁上均设有负载区13-b和镜面区13-c。其中，中空陶瓷分隔柱13-3的长度与中空瓷珠13-1直径比为2:1，中空瓷珠13-1直径为1cm。
在利用本实施例中的光催化污染物降解反应装置对含油有机污染物的污水进行处理时，将负载体投放在光催化降解腔室内，盖上密封盖3，然后给光源4通电，接着向内壳2内通入污水并鼓入富氧空气，随着污水由内壳2溢出至外壳1与内壳2之间以及光照射到光催化剂上，污水中的有机污染物会发生降解反应，生成二氧化碳和水。其中，负载体投入光催化降解腔室内，中空陶瓷分隔柱13-3可以将两个相邻的中空瓷珠13-1分开，避免负载体出现较为紧密的堆积，从而保证含有有机污染物污水的通流量；镜面区13-c对光源4发出的光或其他镜面区13-c反射出的光进行反射，由于镜面区13-c为非平面镜面区，且非平面镜面区内相邻的两个镜面13-d之间的夹角大于0°且小于180°，加之，光源4上设有外壁具有多棱面的透光罩，从而可以使光在未被外壳1内壁镜面13-d反射之前就能够大量地照射在光催化剂颗粒13-2上，即使光在传播的过程中被多次反射并最终形成绝大多数光在负载体之间进行被反射或者与光催化剂发生反应，从而降低了光的损耗，提高了能效。
实施例2
本实施例中的光催化污染物降解反应装置与实施例1中的光催化污染降解反应装置的区别在于：负载体包括中空玻璃棒13-a，中空玻璃棒13-a外壁上设有负载区13-b和镜面区13-c，如图4～6所示。中空玻璃棒13-a为直径2cm且长度至少5cm的超白玻璃制中空玻璃棒13-a，堆放在光催化降解腔室内时以无序状态堆放，以保证污水通流量。相较于实施例1中的负载体而言，本实施例中的负载体投放到光催化降解腔室内时应当注意负载体的堆放姿态，但在整理收纳时却相对容易且方便。
本发明利用在负载体上设置镜面区13-c并在镜面区13-c设置相邻两个镜面之间存在一定角度的夹角的镜面组，可以使光在被镜面反射时呈现无序反射，增加负载体上光催化剂颗粒与光相遇的几率，进而减少光损耗，提高光催化降解的能效。相较于现有的光催化降解装置而言，处理相同重量的污水并达到相同处理标准的除污效果时，本发明光催化污染物降解反应装置的能耗降低了23％左右。
在对污染物进行光催化降解过程中，在鼓入富氧空气后，通过抽气泵降低分隔孔板8上方的气压，从而可以使污水中易挥发的有机污染物进入空气中并与分隔孔板上方的光催化构件上的光催化剂结合，然后在光的激发下发生降解反应，从而实现了污水中有机污染物的先分流后降解，降低了液面下方光催化构件的降解反应压力，提高了光催化降解效率，尤其是有利于易挥发有机污染物的降解。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。
Claims (10)
1.一种光催化污染物降解反应装置，光催化降解腔室内设有光催化构件(13)和用于光催化降解用的光源(4)，其特征在于，光催化构件(13)包括光催化剂颗粒(13-2)和负载体，负载体上设有负载区(13-b)和镜面区(13-c)，光催化剂颗粒(13-2)设置在负载体的负载区(13-b)内。
2.根据权利要求1所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，负载体的镜面区(13-c)为非平面镜面区。
3.根据权利要求2所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，非平面镜面区(13-c)内相邻的两个镜面(13-d)之间的夹角大于0°且小于180°。
4.根据权利要求1所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，光源(4)上设有透光罩(5)，透光罩(5)为外壁具有多棱面的透光罩。
5.根据权利要求1～4任一所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，负载体包括中空瓷珠(13-1)和中空陶瓷分隔柱(13-3)，中空陶瓷分隔柱(13-3)一端与中空瓷珠(13-1)外壁固定连接；中空瓷珠(13-1)外壁上和中空陶瓷分隔柱(13-3)外壁上均设有负载区(13-b)和镜面区(13-c)。
6.根据权利要求1～4任一所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，负载体包括中空玻璃棒(13-a)，中空玻璃棒(13-a)外壁上设有负载区(13-b)和镜面区(13-c)。
7.根据权利要求1～4任一所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，包括外壳(1)、密封盖(3)、内壳(2)和分隔孔板(8)，内壳(2)设置在外壳(1)内且通过支脚(6)和支板(7)与外壳(1)可拆卸连接，外壳(1)上端与密封盖(3)固定连接；分隔孔板(8)设置在外壳(1)内部且位于内壳(2)正上方；光源(4)上端与密封盖(3)可拆卸连接，光源(4)下端穿过分隔孔板(8)设置在内壳(2)内且光源(4)下端端头邻近内壳(2)底部；密封盖(3)上设有排气管(9)；内壳(2)底部设置有进水管(10)和进气管(11)，进气管(11)与增压泵流体导通连接；外壳(1)底部设有排水管(12)；内壳(2)内部、内壳(2)与外壳(1)之间的空腔以及分隔孔板(8)与密封盖(3)之间的空腔为光催化降解腔室；内壳(2)为超白玻璃制内壳。
8.根据权利要求7所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，排气管(9)通过抽气泵与进气管(11)流体导通连接。
9.根据权利要求8所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，抽气泵出气端与储气容器进气端流体导通连接，储气容器出气端与进气管(11)流体导通连接。
10.根据权利要求9所述的光催化污染物降解反应装置，其特征在于，外壳(1)内壁上设有光催化剂颗粒(13-2)和反光膜片，光催化剂颗粒(13-2)设置在反光膜片围成的光催化剂分布区内。
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