CN203990575U - 一种光催化反应装置 - Google Patents
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Abstract
<b/>本实用新型涉及一种光催化反应装置,由反应器与反应釜密封盖构成,反应釜密封盖设置套管用于放入光源,多功能连接口用于连接多种系统或悬挂催化剂,中心孔道安装数控传感控制仪用于记录或控制反应参数。所述反应装置适用于处理废水、废气、废油脂,或用于水制氢、CO2还原的离线或在线实验,结构简单且易搭建和拆卸,反应釜密封盖的设计可以满足不同反应体系的间歇或连续反应操作。
Description
技术领域
本实用新型属于环境净化技术领域,具体涉及一种光催化反应装置。
背景技术
自1972年TiO2被证明具有光催化性能以来(Nature, 1972, 238:37-38),半导体光催化技术发展至今,通过光催化材料利用太阳能处理废水、废气、废油脂以及水制氢、CO2还原等解决社会环境与能源问题方面表现出巨大的应用前景(Appl. Catal. B: Environ., 2002, 37:1-15; Chem. Soc. Rev., 2009, 38:253-278; Appl. Catal. B: Environ., 2013, 129:39-47)。
尽管研制新型高效的光催化材料是该领域关注的重要研究点,但是光催化反应器是将光源、催化剂和反应物融为一体,作为光催化过程的核心设备,其性能的好坏直接影响到光催化体系的处理效果,且反应器的结构形状、光源位置和反应条件可控等设计对光催化反应效率的充分发挥至关重要,并影响反应产物的分析及其后期处理。目前,光催化反应装置的设计在同时满足处理废水、废气、废油脂以及水制氢、CO2还原反应的离线或在线试验过程中均存在各自的问题。
例如,樊君(CN 102151534 B)发明的多功能光催化反应装置,采用外光源透过石英反应器激发光催化剂,引发光催化反应,催化剂可为薄膜或颗粒状,并适宜于液固、气固和气液固光催化反应,但是其外光源导致催化剂的光吸收效率差,尤其磁力搅拌对废油脂处理时效率更低,无法检测并有效控制反应过程的温度、pH值等参数;赵志焕(CN 101138700)公开的三相超声光催化反应装置,处理对象单一且不利于反应产物处理;安太成(CN 202983486 U)公开了一种处理复杂工业有机废气的一体化净化设备,其反应设备中集气罩、光催化反应装置、静电除尘器、臭氧发生器和吸附床层等组合工艺设备处理有机废气较为复杂,反应条件控制困难且成本较高;孟庆波(CN 102068954 A)提供了一种将反应物和光催化剂形成雾气的环境下发生光催化水制氢反应的光催化反应装置,该装置在收集反应产物和催化剂重复利用方面存在不足;等等,诸多设备因自身不足使其应用受到一定限制。
因此,设计一种便捷有效的光催化反应装置,并根据不同的反应介质特征,方便连接不同的控制系统,让光催化反应装置满足不同光催化反应体系有效进行的同时提高光催化剂的催化效率,从而达到处理广度、强度、效率与成本的最优化,最终满足相关研究人员和企业的要求。
发明内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,提供一种新型光催化反应装置。
本实用新型的光催化反应装置,所述光催化反应装置包括反应釜(1)、光源(2)、石英套筒(3)、反应釜密封盖(4)、数控传感控制仪(7)、循环水系统(10)、传感搅拌桨(11),所述反应釜(1)与循环水系统(10)形成一体式的光催化反应器,所述光源 (2)设置在石英套筒(3)内,所述石英套筒(3)与反应釜密封盖(4)密封连接,所述反应釜密封盖(4)上设置四个圆形阵列式多功能连接口(5,6,8,9),所述数控传感控制仪(7)与传感搅拌桨(11)相连接,且所述数控传感控制仪(7)与所述反应釜(1)的釜颈固定在同一支撑架上。
所述的光催化反应装置,所述光催化反应装置所用的光催化剂为粉体光催化剂、悬浮液光催化剂、薄膜光催化剂或悬挂网状光催化剂。
所述的光催化反应装置,所述一体式的光催化反应器由石英玻璃制成,反应釜密封盖由石英玻璃或不锈钢制成。
所述的光催化反应装置,所述光源为紫外光源、可见光源、氙灯光源、模拟太阳光源。
所述的光催化反应装置,所述四个圆形阵列式多功能连接口连接气体进出系统、进样/抽样系统、冷凝装置、气/液质光谱仪或CO2收集测试系统,或是悬挂网状或薄膜光催化剂。
所述的光催化反应装置,所述光催化反应装置用于处理废水、废气或废油脂,或是用于水制氢、CO2还原的离线或在线实验。
所述的光催化反应装置,所述传感搅拌桨(11)为温度传感搅拌桨、pH值传感搅拌桨、气体密度传感搅拌桨、粘度传感搅拌桨或其组合。
本实用新型的光催化反应装置具有以下突出优点:
1、反应装置结构设计合理,材质易购成本低,易于组装和拆卸,特殊的反应釜密封盖设置四个圆形阵列式多功能连接口,可根据不同的反应介质特征,连接不同的控制系统;
2、光催化反应装置满足不同光催化反应体系有效进行的同时提高光催化剂的催化效率,可满足处理废水、废气、废油脂以及水制氢、CO2还原的离线或在线实验操作,且不会影响反应的连续进行;
3、反应釜密封盖中心设置数控搅拌传感控制仪可有效检测液相的反应温度和pH值变化以及控制搅拌速率,提高光吸收效率,或者检测气相的密度、废油脂的粘度等基础数据,且便于观察反应现象,提升光催化反应效率;
4、该反应器水循环系统更方便通入冷或热水介质进行控制反应温度,使反应持续稳定进行,确保反应稳定性和安全性,加之四个石英套筒和中心电机搅拌控制的设计,按需优化其光催化反应效率;
5、整个反应系统密闭,避免反应污染物的排放;
6、反应装置设计简单,既可满足悬浮式反应,又可实施固定式反应,解决了反应产物和光催化剂的分离问题。
附图说明
图1为本实用新型的光催化反应装置结构示意图。
图2为反应釜密封盖结构俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。
实施例1
本实用新型光催化反应装置,其特征在于包括反应釜(1)、紫外光源(2)、石英套筒(3)、不锈钢反应釜密封盖(4)、O2进气口(5)、气体产物出口(6)、数控传感控制仪(7)、进样泵接口(8)、抽滤泵接口(9)、循环水系统(10)、温度和pH值测试传感搅拌桨(11),反应釜(1)与循环水系统(10)形成一体式的光催化反应器,所述光源(2)设置在石英套筒(3)内,所述石英套筒(3)与反应釜密封盖(4)密封连接,所述数控传感控制仪(7)与温度和pH值传感搅拌桨相连接,且所述数控传感控制仪(7)与所述反应釜(1)的釜颈固定在同一支撑架上,方便移动更换液相光催化反应器。
实施例2
本实用新型光催化反应装置,其特征在于包括反应釜(1)、可见光源(2)、石英套筒(3)、石英反应釜密封盖(4)、气相原料进口(5)、反应产物出口(6)、数控传感控制仪(7)、悬挂薄膜光催化剂(8)、悬挂薄膜光催化剂(9)、循环水系统(10)、气体密度传感搅拌桨(11),反应釜(1)与循环水系统(10)形成一体式的石英玻璃光催化反应器,所述光源(2)设置在石英套筒(3)内,所述石英套筒(3)与反应釜密封盖(4)密封连接,所述数控传感控制仪(7)与气体密度传感搅拌桨相连接,且所述数控传感控制仪(7)与所述反应釜(1)的釜颈固定在同一支撑架上,方便移动更换光催化CO2还原反应器。
实施例3
本实用新型光催化反应装置,其特征在于包括反应釜(1)、紫外光源(2)、石英套筒(3)、石英反应釜密封盖(4)、水样进口(5)、反应产物出口(6)、数控传感控制仪(7)、悬挂薄膜光催化剂(8)、悬挂薄膜光催化剂(9)、循环水系统(10)、温度传感搅拌桨(11),反应釜(1)与循环水系统(10)形成一体式的石英玻璃光催化反应器,所述光源(2)设置在石英套筒(3)内,所述石英套筒(3)与反应釜密封盖(4)密封连接,所述数控传感控制仪(7)与温度传感搅拌桨相连接,且所述数控传感控制仪(7)与所述反应釜(1)的釜颈固定在同一支撑架上,方便移动更换光催化水制氢反应器。
实施例4
本实用新型光催化反应装置,其特征在于包括反应釜(1)、模拟太阳光源(2)、石英套筒(3)、不锈钢反应釜密封盖(4)、O2进气口(5)、CO2收集测试系统(6)、数控传感控制仪(7)、进样泵接口(8)、抽滤泵和液质光谱仪接口(9)、循环水系统(10)、温度和粘度测试传感搅拌桨(11),反应釜(1)与循环水系统(10)形成一体式的光催化反应器,模拟太阳光源设置在石英套筒(3)内,所述石英套筒(3)与反应釜密封盖(4)密封连接,所述数控传感控制仪(7)与温度和粘度传感搅拌桨相连接,且所述数控传感控制仪(7)与所述反应釜(1)的釜颈固定在同一支撑架上,方便移动更换光催化废油脂反应器。
Claims (7)
1.一种光催化反应装置,其特征在于,所述光催化反应装置包括反应釜(1)、光源(2)、石英套筒(3)、反应釜密封盖(4)、数控传感控制仪(7)、循环水系统(10)、传感搅拌桨(11),所述反应釜(1)与循环水系统(10)形成一体式的光催化反应器,所述光源 (2)设置在石英套筒(3)内,所述石英套筒(3)与反应釜密封盖(4)密封连接,所述反应釜密封盖(4)上设置四个圆形阵列式多功能连接口,所述数控传感控制仪(7)与传感搅拌桨(11)相连接,且所述数控传感控制仪(7)与所述反应釜(1)的釜颈固定在同一支撑架上。
2.根据权利要求1所述的光催化反应装置,其特征在于,所述光催化反应装置所用的光催化剂为粉体光催化剂、悬浮液光催化剂、薄膜光催化剂或悬挂网状光催化剂。
3.根据权利要求1所述的光催化反应装置,其特征在于,所述一体式的光催化反应器由石英玻璃制成,反应釜密封盖由石英玻璃或不锈钢制成。
4.根据权利要求1所述的光催化反应装置,其特征在于,所述光源(2)为紫外光源、可见光源、氙灯光源、模拟太阳光源。
5.根据权利要求1所述的光催化反应装置,其特征在于,所述四个圆形阵列式多功能连接口连接气体进出系统、进样/抽样系统、冷凝装置、气/液质光谱仪或CO2收集测试系统,或是悬挂网状或薄膜光催化剂。
6.根据权利要求1所述的光催化反应装置,其特征在于,所述光催化反应装置用于处理废水、废气或废油脂,或是用于水制氢、CO2还原的离线或在线实验。
7.根据权利要求1所述的光催化反应装置,其特征在于,所述传感搅拌桨(11)为温度传感搅拌桨、pH值传感搅拌桨、气体密度传感搅拌桨、粘度传感搅拌桨或其组合。
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