CN203855436U - 一种光纤光催化反应器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种光纤光催化反应器，其包括柱状反应桶体、设置于柱状反应桶体外侧上端的出水管以及设置于柱状反应桶体外侧下端的进水管；在所述柱状反应桶体上方设置有光采集装置；在所述柱状反应桶体内部设置有与光采集装置连接的光纤；在所述进水管下方设置有曝气管。本实用新型可使光线和待处理废液进行最大限度的接触反应，提高反应效率和降解程度，使用的太阳光为清洁能源，其使用具有进一步的节能作用。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种光纤光催化反应器。
背景技术
现今人类对水的需求量逐年增加，同时水体的污染不断的加剧，污水回用早已被提上日程。就我国而言，对于污水深度处理技术尚不完善，有许多处理后的水质仍达不到回用标准。水中存在难降解有机物，长期累积富集，有较大的危害。
目前城市污水处理厂的工艺流程中一般都包含了生物接触氧化功能，去除污水中难降解有机物，但就目前形势来看，其生物接触氧化发，去除率不够高，运行不稳定，达不到深度处理的要求，因而考虑采用生物法进一步提高脱氮效果将面临工艺流程复杂、能耗高等技术难题。
光催化氧化技术是近年来快速发展的一项高新技术, 它是在紫外光照射下, 由纳米二氧化鈦催化反应, 利用反应中产生的强氧化性的羟基自由基(O H . )作为主要氧化剂氧化分解水中污染物的方法。
TiO2的带隙为 3.2eV，因此当用波长小于 387.5nm（紫外光区）的光照射时才能被激发产生空穴与电子。后来的研究发现采用掺杂金属或非金属降低带隙，可以使 TiO2的激发光波长阈值增大，选用合适的掺杂过渡金属和非金属TiO2可以使光催化反应在可见光下发生。
为了满足不同的光催化反应要求，人们设计了不同的光催化反应器，其中应用最多的反应器包括椭圆型反应器、底灯型反应器和柱型反应器。其中椭圆型反应器是将灯管和反应区分别设置于椭圆的2个焦点上，这样可以很好的将灯管所发出的光集中在反应区内，减少了光的浪费，提高了整体的效率，但是仍不能保证灯管所发出的所有光线都能达到反应器，并且光的传输路程较长，增加了光在传输过程中的损失，再者反应区域内光的分布不均匀也不利于反应的发生。底灯型反应器是对椭圆型反应器的改进，它的光源位于抛物线的焦点上，但是光源的光线并不是聚焦在另一个焦点，而是从下往上射入反应区，光进入了反应区域后不再被反射回来，更大程度的利用了光源。柱型反应器一般可分为中灯外反应区和中反应区外灯两种。柱型反应器有着较高的光利用率和良好的对称性，可使光在反应区内均匀的分布，减少局部差异，可以达到光的最大利用率；并且这种柱型的反应器制造难度小，成本低，适合大规模的生产和运用。
基于对反应器中催化剂固定方式的研究，人们设计出了平板型固化床反应器和喷泉型固化床反应器。平板型固化床反应器是将催化剂固定在平板上，在光照的条件下，将污染物液体或者气体缓慢的通过催化剂表面降解，属于层流型反应器。使用平板型固化床反应器，待降解物经过催化剂时，光照时间和光照强度基本一致，当待降解物流速慢时可提高反应物的降解程度，当提高待降解物流速时亦会降低反应物的降解程度，因此降解效率和降解程度不可兼得。喷泉型固化床反应器将催化剂固定在斜面上，在顶部固定光源，将待降解物斜面中心的喷嘴喷出，然后在重力作用下流经催化剂从而得到降解；但是该种反应器的结构复杂，严重制约了该反应器的应用范围。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种高效、节能，并同时提高污染物降解程度的光纤光催化反应器。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
本实用新型的反应器包括柱状反应桶体、设置于柱状反应桶体外侧上端的出水管以及设置于柱状反应桶体外侧下端的进水管；在所述柱状反应桶体上方设置有光采集装置；在所述柱状反应桶体内部设置有与光采集装置连接的光纤；在所述进水管下方设置有曝气管。
本实用新型的反应器所述光纤外壁涂覆有催化剂，所述的催化剂为TiO2和/或LA-TiO2。
本实用新型的反应器所述进水管上分布有布水孔，所述曝气管上分布有曝气孔。
本实用新型的反应器光采集装置由凹透镜和反光板组成，所述反应桶体上部外侧设置有出水槽，所述出水槽上设置有环形出水齿堰。
本实用新型的反应器所述光纤通过设置于反应桶体顶端的光纤均布孔板进入反应桶体内部；所述光纤的数量使反应器内部各区域距离光纤的距离小于5厘米。
本实用新型的废水可以为：工业废水或城市污水的尾水，地表受有机污染的地表水。
本实用新型采用上述技术方案所获的积极效果为：
本实用新型的反应器使用太阳光或紫外灯光作为反应器光源，利用镜面反射光源的原理，将太阳光或紫外灯光集中汇聚到反应器侧光光纤两个端面，利用侧光光纤的整体侧面发光的特性，将汇集来的光导入反应器，可使光线和待处理废液进行最大限度的接触反应，提高反应效率和降解程度。并且太阳光为清洁能源，其使用具有进一步的节能作用。
本实用新型将催化剂直接涂覆于光纤上，催化剂的受光面积大且均匀，提高了对光线的利用率，并且发生的光催化反应效率高。
本实用新型进一步设置了曝气装置，增加水中的溶氧量可以提高氧化效果。并且当在反应器中进一步添加流化床固定的催化剂时，该装置还可以防止催化剂在反应液中的聚凝。
本实用新型在进水管的管路设置均匀的布水分散点，有各个布水点出水均匀分散整个反应器中并促进了反应器中的水体流动，使反应充分并避免水体流动盲区造成的处理不完全现象。
附图说明
图1为本实用新型光催化反应器的结构示意图。
图2为空塔气速对光催化反应影响的实验结果图。
在附图中，1柱状反应桶体、1-1光纤均布孔板、2出水管、3进水管、3-1布水孔、4-1凹透镜、4-2反光板、5光纤、6曝气管、6-1曝气孔、7出水槽、7-1环形出水齿堰、8光线。
具体实施方式
如图1所示，本实用新型的反应器包括柱状反应桶体1、设置于柱状反应桶体1外侧上端的出水管2以及设置于柱状反应桶体1外侧下端的进水管3；在所述柱状反应桶体1上方设置有光采集装置；在所述柱状反应桶体1内部设置有与光采集装置连接的光纤5；在所述进水管3下方设置有曝气管6。本实用新型的反应器使用太阳光或紫外灯光作为反应器光源，利用镜面反射光源的原理，将太阳光或紫外灯光集中汇聚到反应器侧光光纤两个端面，利用侧光光纤的整体侧面发光的特性，将汇集来的光导入反应器，可使光线和待处理废液进行最大限度的接触反应，提高反应效率和降解程度。并且太阳光为清洁能源，其使用具有进一步的节能作用。本实用新型进一步设置了曝气装置，增加水中的溶氧量可以提高氧化效果。并且当在反应器中进一步添加流化床固定的催化剂时，该装置还可以防止催化剂在反应液中的聚凝。
本实用新型所述光纤5外壁涂覆有催化剂，所述的催化剂可以为TiO2和/或LA-TiO2。在本实施例中涂覆的催化剂为LA-TiO2/AC。本实用新型将催化剂直接涂覆于光纤上，催化剂的受光面积大且均匀，提高了对光线的利用率，并且发生的光催化反应效率高。在本实施例中涂覆的催化剂为LA-TiO2。涂覆方法为在催化剂为液态时将其涂于光纤表面，烘干后即可附着于光纤。在水处理中，还可以选择在反应系统中加入流化床固定的催化剂，如附着有催化剂的活性炭，TiO2/AC和/或LA-TiO2/AC。催化剂附着于活性炭的方法为本领域技术人员所公知，可选择的使用将活性炭浸于液体的催化剂一段时间后取出烘干的方法。
本实用新型所述进水管3上分布有布水孔3-1，所述曝气管6上分布有曝气孔6-1。曝气管可以采用微孔曝气管。反应器内的城市废水由废水储槽经蠕动泵注入反应器。空气由小型曝气泵输送，经微孔曝气管分布为小气泡进入反应区。
本实用新型的光采集装置由凹透镜4-1和反光板4-2组成，光源发出的光线8首先经凹透镜4-1聚集，再经过反光板4-2反射，反射的光线进一步被光纤5吸收。所述反应桶体1上部外侧设置有出水槽7，所述出水槽上设置有出水管2及环形出水齿堰7-1。本实用新型在进水管的管路设置均匀的布水分散点，有各个布水点出水均匀分散整个反应器中并促进了反应器中的水体流动，使反应充分并避免水体流动盲区造成的处理不完全现象。
本实用新型所述光纤5通过设置于反应桶体1顶端的光纤均布孔板1-1进入反应桶体1内部；所述光纤的数量使反应器内部各区域距离光纤的距离小于5厘米。通过控制光纤的间距可以使光催化反应在反应器中各区域相对平衡的进行，当距离小于5厘米时，各区域均可高效的进行反应。
实验例1 反应器中空塔气速对光催化反应的影响
本实用新型通过改变加入空气的空塔气速，考察了不同空气加入量的情况下阿奇霉素的去除情况。实验条件为：TiO2/AC投加量为10g/L，并涂覆于所述光纤外侧，活性炭粒径范围35-55目，pH=4，温度30℃，外置光源为紫外光光源，实验结果如图2所示。
由图2可知，随着空气投加量的增加，阿奇霉素去除率有较大程度的增长。空气流量的增加，使参与反应的氧增加；此外流量的增加，增大了气液界面的面积，增强了传质过程，增强了体系的流化状态，减小了气液传质过程的阻力，从而提高了阿奇霉素的去除率。
当空气加入量不断增加至25ml/s，阿奇霉素脱除效果不再明显增加。这是因为当空气加入量过大时体系流化快造成氧气在水中停留时间过少，使水体中的平均溶解氧量基本保持稳定：对阿奇霉素降解效果趋于平稳。因此，本实验选空塔气速为25ml/s为最佳，并通过在本实用新型的反应器的进水管3下方设置的曝气管6实现。
Claims (6)
1.一种光纤光催化反应器，其包括柱状反应桶体（1）、设置于柱状反应桶体（1）外侧上端的出水管（2）以及设置于柱状反应桶体（1）外侧下端的进水管（3）；其特征在于：
在所述柱状反应桶体（1）上方设置有光采集装置；
在所述柱状反应桶体（1）内部设置有与光采集装置连接的光纤（5）；
在所述进水管（3）下方设置有曝气管（6）。
2.根据权利要求1所述的光纤光催化反应器，其特征在于所述光纤（5）外壁涂覆有催化剂，所述的催化剂为TiO2和/或LA-TiO2。
3.根据权利要求1所述的光纤光催化反应器，其特征在于所述进水管（3）上分布有布水孔（3-1），所述曝气管（6）上分布有曝气孔（6-1）。
4.根据权利要求1所述的光纤光催化反应器，其特征在于光采集装置由凹透镜（4-1）和反光板（4-1）组成，所述反应桶体（1）上部外侧设置有出水槽（7），所述出水槽上设置有环形出水齿堰（7-1）。
5.根据权利要求1所述的光纤光催化反应器，其特征在于所述光纤（5）通过设置于反应桶体（1）顶端的光纤均布孔板（1-1）进入反应桶体（1）内部。
6.根据权利要求1~4任意一项所述的光纤光催化反应器，其特征在于所述光纤的数量使反应器内部各区域距离光纤的距离小于5厘米。
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Publications (1)
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104310523A (zh) * | 2014-05-06 | 2015-01-28 | 河北科技大学 | 一种光催化反应处理废水的方法及光催化反应器 |
| CN105110410A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-02 | 东莞道汇环保科技有限公司 | 催化湿式氧化工艺用超高强紫外光照射装置 |
| CN107175056A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-09-19 | 陕西省石油化工研究设计院 | 高效的液芯光纤光催化反应器 |
| CN109496962A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-22 | 江苏省淡水水产研究所 | 一种观赏鱼水循环过滤养殖系统 |
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- 2014-05-06 CN CN201420227424.7U patent/CN203855436U/zh not_active Expired - Fee Related
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| CN104310523A (zh) * | 2014-05-06 | 2015-01-28 | 河北科技大学 | 一种光催化反应处理废水的方法及光催化反应器 |
| CN105110410A (zh) * | 2015-08-27 | 2015-12-02 | 东莞道汇环保科技有限公司 | 催化湿式氧化工艺用超高强紫外光照射装置 |
| CN107175056A (zh) * | 2017-07-12 | 2017-09-19 | 陕西省石油化工研究设计院 | 高效的液芯光纤光催化反应器 |
| CN109496962A (zh) * | 2018-12-18 | 2019-03-22 | 江苏省淡水水产研究所 | 一种观赏鱼水循环过滤养殖系统 |
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