CN201161189Y - 多功能光催化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种多功能光催化反应器，包括配套电源和光源灯管，配套电源与光源灯管连接，光源灯管放在石英玻璃管的腔体内，石英玻璃管下部设冷却风扇，在石英玻璃管外套一玻璃外壳，石英玻璃管与玻璃外壳形成一封闭反应区D，在玻璃外壳的下端设进液管，上端设排液管和排气管，其中排气管的管口高于排液管的管口。本实用新型选用内置光源形式，最外层有铝箔封闭，形成一个光线往复反射的封闭区域，光照均匀，光源利用效率高，光泄漏造成的污染较小。同时，内水冷改成内风冷加外水冷，使结构简化，避免复杂的石英玻璃水夹套配件，仅仅使用一根商品石英玻璃管，大大降低制作成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及光催化反应的多功能反应器。
背景技术
目前，光催化反应是一个热点研究领域，包括光催化剂的制备、光催化剂光催化性能的评价、光催化反应的研究。除了制备外，都要使用光催化反应器，各种反应器在光源使用效率上考虑较多，但考虑的使用面较窄，功能单一，有的结构较复杂，使用过程中的清洗和维护比较麻烦，不利于研究效率的提高。
发明内容
本实用新型就是为了解决上述问题，设计出了多功能光催化反应器。
本实用新型的具体技术方案是：一种多功能光催化反应器，包括配套电源和光源灯管，配套电源与光源灯管连接，光源灯管放在石英玻璃管的腔体内，石英玻璃管下部设冷却风扇，在石英玻璃管外套一玻璃外壳，石英玻璃管与玻璃外壳形成一封闭反应区D，在玻璃外壳的下端设进液管，上端设排液管和排气管，其中排气管的管口高于排液管的管口。
上述的多功能光催化反应器，进液管为两个，且进液管同一时针方向向切向设置在玻璃外壳底部。
上述的多功能光催化反应器，在玻璃外壳的上下部各设一密封圈，在玻璃外壳的外层还套一铝箔层。
上述的多功能光催化反应器，进液管通过两个三通连接到循环泵上，三通的另一个端口与管道相连接，循环泵与循环泵间歇控制电源相连，循环泵上还连有冷凝管，冷凝管的另一端与反应器的排液管连接。
上述的多功能光催化反应器，冷凝管上端还设有小肚T型三通，小肚T型三通的顶端插一套有密封套的温度计，另一端口与反应器的排液管相连接。
上述的多功能光催化反应器，管道上设止水夹，反应器排气管与排水法收集氢气装置相连。
上述的多功能光催化反应器，管道与鼓气泵相连接，反应器排气管与另一冷凝管相连接。
上述的多功能光催化反应器，在反应器排气管与冷凝管中间装一球形管。
本实用新型的有益效果：本实用新型选用内置光源形式，最外层有铝箔封闭，形成一个光线往复反射的封闭区域，光照均匀，光源利用效率高，光泄漏造成的污染较小。同时，外加动力和巧妙的进液口设计，可以保持光催化反应区内的液体旋转上升流动，循环良好，防止催化剂沉降，省去磁力搅拌，给风冷腾出了空间位置；内水冷改成内风冷加外水冷，使结构简化，避免复杂的石英玻璃水夹套配件，仅仅使用一根商品石英玻璃管，大大降低制作成本。通过不同的附件可以实现光催化产氢和降解有机物两类研究，根据实验设计要求，可以更换不同的光源灯管。本实用新型应用于光催化反应中产氢和降解两方面的研究，同时可对相关催化剂的光催化性能做评价研究。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的另一种结构示意图；
图3是本实用新型的另一种结构示意图。
具体实施方式
如图1所示的多功能光催化反应器，包括配套电源1和光源灯管3，配套电源1与光源灯管3连接，光源灯管3放在石英玻璃管4的腔体内，石英玻璃管4下部设冷却风扇7，管内放置光源灯管，同时也是冷却风的风道，直接带走光源灯管产生的一部分热量；在石英玻璃管4外套一玻璃外壳5，石英玻璃管4与玻璃外壳5形成一封闭反应区D，在玻璃外壳5的下端设进液管17和进液管21，上端设排液管18和排气管19，其中排气管19的管口高于排液管18的管口，进液管为两个，且每个进液管都同向切向设置在玻璃外壳5上，在玻璃外壳5的上部设一密封圈2下部设一密封圈26，在玻璃外壳的外层还套一铝箔层6，进液管17和21通过三通8连接到另一个三通25上，三通25连接到循环泵10上，三通25的另一个端口与管道9相连接，循环泵10与循环泵间歇控制电源11相连，循环泵10上还连有冷凝管12，冷凝管12的另一端与反应器的排液管18连接，冷凝管12上端还设有小肚T型三通13，小肚T型三通13的顶端插一套有密封套14的温度计15，另一端口与反应器的排液管18相连接，光源灯管产生的热量大部分加热了反应器内的液体，液体在循环泵作用下处于封闭循环回路中，回路中冷凝器冷却了循环的液体，调节冷却水的流速，可以在一定范围内控制整个反应器内的液体温度，循环泵由循环泵间歇控制电源控制，循环泵快速旋转的离心叶轮中心形成一个低压区，有利于液体内微小的氢气气泡从液体内逃逸出来形成大的气泡，循环泵间歇控制电源使循环泵有较短的停转时间，使形成的气泡从循环泵中浮出，小肚“T”型玻璃三通，作为温度计插口也是取样口。
如图2所示的多功能光催化反应器，结构同上述相同，应用在光催化产氢反应中，管道9上设止水夹20，反应器排气管19与排水法收集氢气装置16相连。
如图2所示的多功能光催化反应器，结构同上述相同，应用在光催化降解反应中，管道9与鼓气泵22相连接，反应器排气管19与另一冷凝管24相连接，在反应器排气管19与冷凝管24中间装一球形管23。
上述的多功能光催化反应器的光源灯管可以根据实验设计要求使用特征波长不同的灯管，可以是紫外线杀菌灯、中压汞灯、高压汞灯、氙灯等光源，用于不同特征波长光源下的光催化研究；
上述还可以对多数金属氧化物和硫化物及其含氧酸盐，包括二氧化钛、氧化锌、三氧化钨、氧化锡、氧化镉、硫化镉、硫化锌、氧化铁、钛酸锶的光催化性能做研究及评价，也可以对所述材料改性后的光催化剂性能做研究和评价，这些改性包括所述半导体材料表面沉积铂、钯、金、钌、银、铜金属，包括在所述半导体中掺杂Fe3+、Fe2+、V3+、V4+、V5+、Cr3+、Mn3+、Co2+、Co3+、Ni2+、Ni3+、Zn2+、Zr4+、Mo5+、Ru3+、Rh3+、Sn4+、Sb5+、Os3+、Ta5+金属离子，包括在所述半导体中掺杂C、N、S元素的非金属离子。
本实用新型的工作过程：在光催化产氢反应实验中如图2将整套反应器装配好后，夹好止水夹20，检验系统的气密性，检查完毕从排气口将反应用的一定体积液体移入反应器中，液体平稳后使液面超过排液口18少许，连接好排水集气套件；将氩气或氮气(依据具体实验而定)管道接入到管道9上，打开止水夹20，液面会沿玻璃管上升一定高度，打开气源高压开关，再缓慢打开低压开关，控制气流速度，使排水集气管口均匀冒出气泡即可。打开循环泵间歇控制电源11，循环泵10运转，液体开始循环，由于循环泵的外力作用，在两个进液口切向作用下，主体反应器内的液体呈现旋转上升状态，再从排液口18流出，流经小肚“T”型三通13，温度计15可以读出液体温度，流经冷凝管12，在有冷凝水的作用下可以使系统内循环的液体降低温度，而后回到循环泵10，构成完整的液体循环。一定时间排净液体内和反器内的空气后，关闭气源，关闭止水夹20，打开冷凝水开关，打开冷却风扇7电源，打开灯管电源1，开始光催化产氢实验，使用排水集气装置16收集气体，可以测量一定时间内气体的体积，收集少部分用于检测氢气的含量，冷却水的大小可以控制系统循环液体的温度。值得注意的是如果采用紫外线灯管做光源，要用铝箔把整个能漏光的地方全部遮挡严实。
在光催化降解实验，以降解有机废水为例，如图3所示，洁净的整套反应器装配好后，将反应用的一定体积液体倒入反应器中，液体平稳后使液面超过排液口18少许，打开循环泵间歇控制电源11，循环泵10运转，液体开始循环，由于循环泵的外力作用，在两个进液口切向作用下，主体反应器内的液体呈现旋转上升状态，再从排液口18流出，流经小肚“T”型三通13，温度计15可以读出液体温度，流经冷凝管12，在有冷凝水的作用下可以使系统内循环的液体降低温度，而后回到循环泵10，构成完整的液体循环。打开鼓气泵电源，气体通过“Y”型玻璃三通8和三通25进入液体内，在流动液体的带动下，气体也从进液口切向进入，在水旋转的冲击下，也有一定的旋转动作，增加了气体和液体的接触，也增加气体在液体内停留的时间，有助于降解反应的进行。气体上升到反应器顶部，由排气口19排出，球形管23起到缓冲作用，防止液体在气流冲击下喷出，气体携带的液体在高位冷凝管24作用下回流到反应器内，气体排出整个反应器。打开全部冷凝水，打开灯管电源1，打开冷却风扇7电源，点亮灯管开始光催化降解反应，每过一定时间可以取掉温度计，在小肚“T”型三通13上口，由针管抽取样液收集到小瓶子里做进一步检测。
Claims (8)
1、一种多功能光催化反应器，包括配套电源(1)和光源灯管(3)，配套电源(1)与光源灯管(3)连接，其特征在于：光源灯管(3)放在石英玻璃管(4)内，石英玻璃管(4)下部设冷却风扇(7)，在石英玻璃管(4)外套一玻璃外壳(5)，石英玻璃管(4)与玻璃外壳(5)形成一封闭反应区D，在玻璃外壳(5)的下端设进液管(17)，上端设排液管(18)和排气管(19)，其中排气管(19)的管口高于排液管(18)的管口。
2、根据权利要求1所述的多功能光催化反应器，其特征在于：进液管为两个，第一进液管(17)和第二进液管(21)，且每个进液管顺着同一时针方向切向设置在玻璃外壳(5)下部。
3、根据权利要求2所述的多功能光催化反应器，其特征在于：在玻璃外壳(5)的上部设密封圈(2)下部设密封圈(26)，在玻璃外壳(5)的外层还套一铝箔层(6)。
4、根据权利要求1、2或3任一项所述的多功能光催化反应器，其特征在于：第一进液管进液管(17)和第二进液管(21)通过三通(8)连接到另一个三通(25)，三通(25)的一端与循环泵(10)相连通，三通(25)的另一个端口与管道(9)相连接，循环泵(10)与循环泵间歇控制电源(11)相连，循环泵(10)上还连有冷凝管(12)，冷凝管(12)的另一端与反应器的排液管(18)连接。
5、根据权利要求4所述的多功能光催化反应器，其特征在于：冷凝管(12)上端还设有T型三通(13)，T型三通(13)的顶端插一套有密封套(14)的温度计(15)，另一端口与反应器的排液管(18)相连接。
6、根据权利要求5所述的多功能光催化反应器，其特征在于：管道(9)上还设止水夹(20)，反应器排气管(19)与排水法收集氢气装置(16)相连。
7、根据权利要求5所述的多功能光催化反应器，其特征在于：管道(9)与鼓气泵(22)相连接，反应器排气管(19)与另一冷凝管(24)相连接。
8、根据权利要求7所述的多功能光催化反应器，其特征在于：在反应器排气管(19)与冷凝管(24)中间装一球形管(23)。
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