CN201495114U - 一种用于水处理的光催化反应器 - Google Patents

Abstract

一种用于水处理的光催化反应器，属于环境净化技术领域，涉及一种用于水处理的光催化反应装置。本实用新型的法兰盘盖体与法兰盘底座之间分别设置支撑架、反应器容器，支撑架位于反应器容器的外周；反应器容器内分别布置至少一个紫外灯管、U型石英套筒，紫外灯管位于U型石英套筒内，紫外灯管、U型石英套筒分别与法兰盘盖体连接，U型石英套筒与法兰盘盖体连接的一端设置石英套管开口。本实用新型实现了工艺结构简单、催化效率高、催化剂不易失活、处理强度与处理成本最优化的目的。

Description

一种用于水处理的光催化反应器

技术领域

本实用新型属于环境净化技术领域，涉及一种用于水处理的光催化反应装置。

背景技术

自1972年Fujishima和Honda发现利用半导体金属氧化物TiO₂单晶电极可光分解水以来，半导体的光催化效应在环境治理和能源开发等方面引起人们的广泛关注与研究。大量研究表明，纳米TiO₂的光催化特性具有广谱性，几乎对所有污染物都具有治理能力，此外TiO₂具有催化活性高、氧化能力强、降解速度快、降解无选择性、廉价、无毒、稳定、可以重复使用、所需设备结构简单、操作条件容易控制和无二次污染优点，备受人们关注。

光催化水处理反应器是将光源、催化剂和处理液融为一体，并能使之成为最大限度地发挥光催化反应处理污水的场所，因此，它应该具有使处理液和光子充分接触的基本特征。根据不同的进水水质，应该有不同结构的光催化反应器与之相应，从而达到处理强度与处理成本的最优化。目前，光催化水处理反应器主要有两大类：一类是将催化剂负载于载体上的固定床反应器，另一类是直接使用催化剂原粉细颗粒的淤浆床反应器。前者的催化剂制作成本高、工艺复杂、透光性差而且失活后不便于更换；后者的催化剂悬浮在处理液中，催化剂的更新十分容易，但是分离却是一个难题，影响了出水水质同时增大的经济负担。

发明内容

本实用新型的目的在于针对不同的进水水质，克服现有反应器的技术不足，提供一种工艺结构简单、催化效率高、催化剂不易失活、处理强度与处理成本最优化的用于水处理的光催化反应器。

一种用于水处理的光催化反应器，包括紫外灯管、U型石英套筒、催化剂、反应器容器、法兰盘盖体、石英套筒开口、反应器进水口、反应器出水口、曝气板、法兰盘底座、曝气管、支撑架，法兰盘盖体与法兰盘底座之间分别设置支撑架、反应器容器，支撑架位于反应器容器的外周；反应器容器内分别布置至少一个紫外灯管、U型石英套筒，紫外灯管位于U型石英套筒内，紫外灯管、U型石英套筒分别与法兰盘盖体连接，U型石英套筒与法兰盘盖体连接的一端设置石英套管开口；靠近法兰盘底座一端的反应器容器内布置环形通道，与反应器容器侧壁连接的环形通道上设置反应器进水口，与法兰盘盖体连接的环形通道上设置反应器出水口；与反应器容器相接触的法兰盘底座上设置曝气板，远离曝气板一侧的法兰盘底座上设置与曝气板连接的曝气管。

本实用新型的催化剂为TiO₂溶胶。

本实用新型的反应器容器为有机玻璃，或聚四氟乙烯PTFE，或聚乙烯PE，或聚丙烯PP。

本实用新型的反应器容器的外周布置保温夹套，保温夹套固定在法兰盘盖体上；保温夹套上设置一组一上一下的开口，位于下侧的开口为恒温液进口，位于上侧的开口为恒温液出口。

本实用新型与现有技术相比较，具有如下的优点：

1、本实用新型的反应器容器中催化剂采用溶胶注入套管的方式，这样既可以根据不同的进水水质，很方便的调节催化剂的负载量，扩大了反应器的应用范围；同时又避免了催化剂的回收与更新的问题，还能避免催化剂中毒的风险，工艺结构简单、催化效率高、催化剂不易失活。

2、从运行状态来说，本实用新型既可以是连续的，又能间歇运转，处理强度与处理成本最优化。

3、本实用新型反应器容器下端的曝气既能为光催化反应提供氧气，同时又起到搅拌作用，提高光催化效率。

4、本实用新型的反应器容器存在放大的可能性，可以根据光源的强度和进水的水质按比例放大。

附图说明

图1为本实用新型的一种示意图

图2为图1的俯视图

图中：1、紫外灯管，2、U型石英套筒，3、催化剂，4、反应器容器，5、保温夹套，6、法兰盘盖体，7、石英套筒开口，8、反应器进水口，9、反应器出水口，10、曝气板，11、法兰盘底座，12、曝气管，13、支撑架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的技术方案进行详细说明：

如图1所示，一种用于水处理的光催化反应器，包括紫外灯管1、U型石英套筒2、催化剂3、反应器容器4、法兰盘盖体6、石英套筒开口7、反应器进水口8、反应器出水口9、曝气板10、法兰盘底座11、曝气管12、支撑架13，法兰盘盖体6与法兰盘底座11之间分别设置支撑架13、反应器容器4，支撑架13位于反应器容器4的外周；反应器容器4内分别布置至少一个紫外灯管1、U型石英套筒2，紫外灯管1位于U型石英套筒2内，紫外灯管1、U型石英套筒2分别与法兰盘盖体6连接，U型石英套筒2与法兰盘盖体6连接的一端设置石英套管开口7；靠近法兰盘底座11一端的反应器容器4内布置环形通道，与反应器容器4侧壁连接的环形通道上设置反应器进水口8，与法兰盘盖体6连接的环形通道上设置反应器出水口9；与反应器容器4相接触的法兰盘底座11上设置曝气板10，远离曝气板10一侧的法兰盘底座11上设置与曝气板10连接的曝气管12。

本实用新型的催化剂3为TiO₂溶胶。

本实用新型的反应器容器4为有机玻璃，或聚四氟乙烯PTFE，或聚乙烯PE，或聚丙烯PP。

本实用新型反应器容器4的外周布置保温夹套5，保温夹套5固定在法兰盘盖体6上；保温夹套5上设置一组一上一下的开口，位于下侧的开口为恒温液进口，位于上侧的开口为恒温液出口。

本实用新型由紫外灯管1、负载催化剂的U型石英套筒2、催化剂3、圆锥形反应器容器4、循环恒温液的保温夹套5、法兰盘盖体6、曝气板10、法兰盘底座11、曝气管12以及不锈钢支撑架13组成。法兰盘盖体6位于反应器容器4的顶部，盖体上有反应器容器的出水口9和石英套筒的开口7，反应器的法兰盘盖体6和法兰盘底座11之间用不锈钢支撑架13连接。U型石英套筒2固定在法兰盘盖体中央，通过法兰盘盖体6固定。催化剂3负载于石英套筒2中，紫外灯源1安装在石英套筒2的轴线上，其上端固定在法兰盘盖体6上。反应器容器4的下端固定在法兰盘底座11里面，石英套筒2底部与反应器容器4底部之间形成环形通道。反应器进水口8固定在反应器容器4外壁下部并与环形通道相通。曝气管12固定在法兰盘底座11的下端并通过法兰盘底座11与环形通道相通，法兰盘底座11的上部中央固定有曝气板10。反应器4下端为近似圆锥形，其特征减小反应器的水力死区和保证曝气的均匀性。反应器容器4的材料可以为有机玻璃，或者为聚四氟乙烯PTFE、聚乙烯PE、聚丙烯PP。反应器容器4外面有保温夹套5，保温夹套上有一组一上一下的开口，其中下开口为恒温液进口，上开口为恒温液出口，保温夹套固定在法兰盘盖体6上。

本实用新型在工作的过程中，首先在石英套筒2中装入TiO₂溶胶光催化剂，然后将石英套筒2装入反应器容器4中，污水从反应器进水口8进入反应器，注入满后，由曝气管12通入空气，通入的空气通过曝气板10均匀分布在水中。一段时间后接通电源点亮紫外灯管1，同时以一定的速度继续曝气，光照射在注入石英套筒2的TiO₂溶胶3上，产生催化活性基团，在曝气搅拌的作用下，产生的活性基团与水、氧气以及水中的待处理物质充分混合，发生光催化反应。与此同时，通过外界的恒温浴发生器提供恒温液体，通过保温夹套5的恒温液入口进入保温夹套，通过恒温液出口排除，进行循环以保证反应器在控制的温度下进行反应。反应器中污水的停留时间由反应器出水口9取样后的监测指标决定。

Claims (4)

1.一种用于水处理的光催化反应器，其特征在于包括紫外灯管(1)、U型石英套筒(2)、催化剂(3)、反应器容器(4)、法兰盘盖体(6)、石英套筒开口(7)、反应器进水口(8)、反应器出水口(9)、曝气板(10)、法兰盘底座(11)、曝气管(12)、支撑架(13)，法兰盘盖体(6)与法兰盘底座(11)之间分别设置支撑架(13)、反应器容器(4)，支撑架(13)位于反应器容器(4)的外周；反应器容器(4)内分别布置至少一个紫外灯管(1)、U型石英套筒(2)，紫外灯管(1)位于U型石英套筒(2)内，紫外灯管(1)、U型石英套筒(2)分别与法兰盘盖体(6)连接，U型石英套筒(2)与法兰盘盖体(6)连接的一端设置石英套管开口(7)；靠近法兰盘底座(11)一端的反应器容器(4)内布置环形通道，与反应器容器(4)侧壁连接的环形通道上设置反应器进水口(8)，与法兰盘盖体(6)连接的环形通道上设置反应器出水口(9)；与反应器容器(4)相接触的法兰盘底座(11)上设置曝气板(10)，远离曝气板(10)一侧的法兰盘底座(11)上设置与曝气板(10)连接的曝气管(12)。

2.根据权利要求1所述的用于水处理的光催化反应器，其特征在于上述催化剂(3)为TiO₂溶胶。

3.根据权利要求1所述的用于水处理的光催化反应器，其特征在于上述反应器容器(4)为有机玻璃，或聚四氟乙烯PTFE，或聚乙烯PE，或聚丙烯PP。

4.根据权利要求1所述的用于水处理的光催化反应器，其特征在于上述反应器容器(4)的外周布置保温夹套(5)，保温夹套(5)固定在法兰盘盖体(6)上；保温夹套(5)上设置一组一上一下的开口，位于下侧的开口为恒温液进口，位于上侧的开口为恒温液出口。

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