CN205146185U - 一种光催化还原co2固定床反应装置 - Google Patents

一种光催化还原co2固定床反应装置 Download PDF

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张亚婷
李可可
刘国阳
蔡江涛
周安宁
邱介山
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Abstract

本实用新型公开了一种光催化还原CO2固定床反应装置，包括反应箱，所述反应箱的内壁上设置有多个紫外灯，所述反应箱内设置有用于盛装溶液介质的反应瓶，所述反应瓶的底部设置有用于对所述溶液介质进行加热的加热器，所述反应瓶的下部通过CO2管路与位于反应箱外的CO2气瓶连通，所述反应瓶的上部与冷凝管连通，所述冷凝管与冷凝液收集罐连通，所述反应瓶内设置有多孔隔板，所述多孔隔板上设置有催化剂填料。本实用新型结构设计新颖独特、科学合理，使用操作方便，能够实现反应后催化剂与反应介质的有效分离，并达到催化剂可多次重复再生利用的目的。而且其制作简单，成本低廉，可实现大规模推广应用。

Description

一种光催化还原CO2固定床反应装置
技术领域
本实用新型涉及一种光催化反应装置，尤其是涉及一种光催化还原CO2固定床反应装置。
背景技术
CO2作为一种丰富的潜在碳源，其转化、利用技术的开发与应用是未来世界范围内实现可持续发展战略的重要研究方向。其中，光催化还原CO2是目前最具前景的CO2转化和利用的新型创新技术，它利用光能激发催化剂材料产生光生电子-空穴，以诱发氧化还原反应将CO2和H2O合成有机物质。相较于其它方法，该过程通常在常温常压下进行，直接将光能转化为化学能，绿色环保低耗，实现碳的循环使用。然而，现有的光催化反应装置中，催化剂多以微小颗粒均匀混合于反应介质中，导致反应产物难于从反应体系中分离出来，而且使催化剂使用寿命变短不能多次重复利用，显然，这在一定程度上限制了光催化还原CO2技术的工业化推广与应用。因此，研发一种新型光催化还原CO2装置将对CO2转化和利用技术真正走向实际应用具有里程碑意义。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种光催化还原CO2固定床反应装置。该反应装置结构设计新颖独特、科学合理，使用操作方便，能够实现反应后催化剂与反应介质的有效分离，并达到催化剂可多次重复再生利用的目的。而且其制作简单，成本低廉，可实现大规模推广应用。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：包括反应箱，所述反应箱的内壁上设置有多个紫外灯，所述反应箱内设置有用于盛装溶液介质的反应瓶，所述反应瓶的底部设置有用于对所述溶液介质进行加热的加热器，所述反应瓶的下部通过CO2管路与位于反应箱外的CO2气瓶连通，所述反应瓶的上部与冷凝管连通，所述冷凝管与冷凝液收集罐连通，所述反应瓶内设置有多孔隔板，所述多孔隔板上设置有催化剂填料。
上述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述反应箱为两端封闭的圆筒形结构。
上述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述紫外灯的数量为六个，六个所述紫外灯在反应箱的内壁上呈均匀环布。
上述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述CO2管路上设置有流量调节阀。
上述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述反应瓶的材质为石英玻璃。
上述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述多孔隔板中的孔为圆形孔，所述圆形孔的孔径为1mm。
本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
1、本实用新型结构设计新颖独特、科学合理，使用操作方便，能够实现反应后催化剂与反应介质的有效分离，并达到催化剂可多次重复再生利用的目的。
2、本实用新型紫外灯的光源采用普通的紫外灯，其成本低廉、使用寿命长，可通过调整紫外灯个数实现探讨光强对光催化性能的影响。
3、本实用新型反应瓶CO2进气方式采用下进上出逆流接触，反应瓶的隔板对CO2气体起到均匀分布的作用，从而有利于CO2气体与液体介质及催化剂间进行充分接触。
4、本实用新型设有加热器和进气管，不仅可以进行光催化还原CO2的实验，还可以满足光催化降解水中污染物实验的进行，探究温度、不同气体气氛或溶解氧溶度对光催化材料光催化性能的影响。
下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为图1中A处的局部放大图。
图3为本实用新型紫外灯在反应箱内壁上的分布状态示意图。
附图标记说明:
1—反应箱；2—溶液介质；3—反应瓶；
4—加热器；5—催化剂填料；6—紫外灯；
7—冷凝管；8—冷凝液收集罐；9—CO2管路；
10—流量调节阀；11—CO2气瓶；12—多孔隔板。
具体实施方式
如图1、图2和图3所示，本实用新型光催化还原CO2固定床反应装置，包括反应箱1，所述反应箱1的内壁上设置有多个紫外灯6，所述反应箱1内设置有用于盛装溶液介质2的反应瓶3，所述反应瓶3的底部设置有用于对所述溶液介质2进行加热的加热器4，所述反应瓶3的下部通过CO2管路9与位于反应箱1外的CO2气瓶11连通，所述反应瓶3的上部与冷凝管7连通，所述冷凝管7与冷凝液收集罐8连通，所述反应瓶3内设置有多孔隔板12，所述多孔隔板12上设置有催化剂填料5。
如图3所示，所述反应箱1为两端封闭的圆筒形结构。
如图3所示，所述紫外灯6的数量为六个，六个所述紫外灯6在反应箱1的内壁上呈均匀环布。
如图1所示，所述CO2管路9上设置有流量调节阀10。
本实施例中，所述反应瓶3的材质为石英玻璃。
本实施例中，所述多孔隔板12中的孔为圆形孔，所述孔的孔径为1mm。
本实用新型使用时，依据反应要求向反应瓶3内加入溶液介质2，按一定比例将催化剂填料5(可采用二氧化钛或石墨烯光催化材料)放于多孔隔板12上，依据目标产物的沸点设置加热器4的加热温度，同时向反应瓶3中通入CO2气体，调节气体流量为100mL/min～200mL/min，半小时后开启紫外灯6光源进行反应，反应产物(甲醇)收集于冷凝液收集罐8中，利用气相色谱仪进行分析。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。

Claims (6)

1.一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：包括反应箱(1)，所述反应箱(1)的内壁上设置有多个紫外灯(6)，所述反应箱(1)内设置有用于盛装溶液介质(2)的反应瓶(3)，所述反应瓶(3)的底部设置有用于对所述溶液介质(2)进行加热的加热器(4)，所述反应瓶(3)的下部通过CO2管路(9)与位于反应箱(1)外的CO2气瓶(11)连通，所述反应瓶(3)的上部与冷凝管(7)连通，所述冷凝管(7)与冷凝液收集罐(8)连通，所述反应瓶(3)内设置有多孔隔板(12)，所述多孔隔板(12)上设置有催化剂填料(5)。
2.根据权利要求1所述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述反应箱(1)为两端封闭的圆筒形结构。
3.根据权利要求2所述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述紫外灯(6)的数量为六个，六个所述紫外灯(6)在反应箱(1)的内壁上呈均匀环布。
4.根据权利要求1所述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述CO2管路(9)上设置有流量调节阀(10)。
5.根据权利要求1所述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述反应瓶(3)的材质为石英玻璃。
6.根据权利要求1所述的一种光催化还原CO2固定床反应装置，其特征在于：所述多孔隔板(12)中的孔为圆形孔，所述圆形孔的孔径为1mm。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105289421A (zh) * 2015-11-28 2016-02-03 西安科技大学 石墨烯宏观材料光催化还原co2制备甲醇的设备及方法
WO2022119463A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-09 Instytut Niskich Temperatur I Badan Strukturalnych Pan Im.W.Trzebiatowskiego Method and device for the photoinduced conversion of co2 to methanol
CN114832732A (zh) * 2022-05-25 2022-08-02 西安交通大学 传质强化的鼓泡固定床光催化二氧化碳还原反应器及方法

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