CN207619091U - 一种光催化氧化反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种光催化氧化反应装置，包括圆柱形反应主体，反应主体内套设有圆柱形套筒，反应主体与圆柱形套筒之间为光催化氧化区，圆柱形套筒内为臭氧曝气区；光催化氧化区内设有环形滤板；反应主体底板与圆柱形套筒之间纵向设有光催化板；反应主体的侧壁上设有石英护管，石英护管内设有紫外灯管；圆柱形套筒位于环形滤板下方处的侧壁上开设有曝气孔，圆柱形套筒的底端设有臭氧进气管，臭氧进气管连接有臭氧发生器。本实用新型在反应主体内纵向设多个光催化板，每两个光催化板之间设有一个紫外灯管，从而使光催化板和紫外光充分接触，极大的提高了光催化板上催化剂及光能的利用效率，有利于将难降解有机物快速氧化分解成CO₂和H₂O。

Description

一种光催化氧化反应装置

技术领域

本实用新型属于工业污水处理装置技术领域，具体涉及一种光催化氧化反应装置。

背景技术

有毒有害难降解有机污染物种类繁多，具有潜在生态和健康威胁，在优先控制物名单上比例最大。每年我国印染行业排放废水量高达1.6×10⁹m³，是我国排放污染物和废水量较大的行业之一。由于染料和印染工业的废水有机物含量高、成分复杂、色度深、难降解，传统的处理方法如生物处理、混凝沉淀、吸附、膜技术、化学氧化等工艺对于染料污染物的矿化能力差，并不能有效的处理此类废水，而且容易引起二次污染。

目前常利用光催化氧化技术处理染料和印染工业的有毒有害难降解有机废水。在利用光催化氧化的各种反应器中，光催化剂的存在形式主要有悬浮式和固定式两种。悬浮式反应器在实际运行中存在分离难的问题：当采用混凝沉淀法对光催化剂分离时，操作烦琐，催化剂难以回收再用，且不能连续运行；采用滤膜法对光催化剂进行分离时，光催化剂会在分离膜表面积累，导致膜阻力上升，水处理能力降低，而滤膜法中分离膜及反应器需定期清洗，不利于连续运行。

固定式的光催化氧化反应装置虽然没有分离与回收工序，但该类反应器大多利用自然光(太阳光)为照射光源，存在如下缺陷：(1)需要太阳能跟踪装置，大大增加了建造成本；(2)反应器只能利用太阳光的紫外辐射(约4％)，反应效率较低；(3)反应器对天气变化的适应性较差，阴雨天气处理效率显著降低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种光催化氧化反应装置，解决了现有技术中悬浮式光催化氧化反应装置在实际运行中存在分离难的问题以及固定式光催化氧化反应装置大多需要利用自然光为照射光源，因此建造成本高、反应效率较低的问题。

本实用新型提供了一种光催化氧化反应装置，包括上端敞口的透明圆柱形反应主体，所述反应主体内同轴套设有圆柱形套筒，所述反应主体与所述圆柱形套筒之间形成光催化氧化区，所述圆柱形套筒内为臭氧曝气区；

所述反应主体一侧的上端设有出水管，底端位于所述光催化氧化区处设有进水管，所述光催化氧化区内位于所述出水管的下方处设有环形滤板，并且所述环形滤板套设在所述圆柱形套筒上；

所述反应主体的底板与所述环形滤板之间纵向间隔设有多个光催化板，且所述光催化板的一端固定在所述反应主体的侧壁上，相对的另一端固定在所述圆柱形套筒的侧壁上；所述反应主体内位于每两个相邻的光催化板之间的侧壁上均纵向设有一个圆柱形石英护管，所述环形滤板上与每个所述石英护管相对应处均开设有圆形开孔，每个所述石英护管均穿过所述圆形开孔；每个所述石英护管内均设有一个紫外灯管；

所述圆柱形套筒的顶端设有筒盖，所述圆柱形套筒位于所述环形滤板下方处的侧壁上开设有多个曝气孔，所述反应主体的底板上位于所述圆柱形套筒的下方处设有臭氧进气管，所述臭氧进气管远离所述反应主体的一端连接有臭氧发生器；

所述出水管与所述进水管上均设置有单向阀。

优选的，所述环形滤板的内周粘贴有橡胶层。

优选的，所述光催化板的数量为3-6个。

优选的，所述紫外灯管与外部直流电源电连接。

优选的，所述紫外灯管的顶端位于所述环形滤板之上。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1)本实用新型使用紫外灯作为光源进行废水的光催化处理，解决了利用自然光进行反应造成的反应效率低、运行不稳定的问题。且本实用新型在反应主体内纵向设置多个光催化板，每两个光催化板之间设有一个紫外灯管，从而使光催化板和紫外光充分接触，极大的提高了光催化板上催化剂及光能的利用效率，有利于将难降解有机物快速氧化分解成二氧化碳和水。

2)本实用新型将臭氧氧化与光催化氧化相结合，进一步提高了氧化效率，且本实用新型中臭氧通过设置于反应主体中间的圆柱形套筒上的曝气孔均匀逸散到处理废水中，臭氧传质率高，利用率高，从而使氧化效果更为良好。

附图说明

图1是本实用新型提供的光催化氧化反应装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的光催化氧化反应反应主体的俯视图。

附图标记说明：

1-反应主体，2-圆柱形套筒，3-出水管，4-进水管，5-环形滤板，6-光催化板，7-石英护管，8-紫外灯管，9-圆形开孔，10-筒盖，11-曝气孔，12-臭氧进气管，13-臭氧发生器，14-单向阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施方式的限制。

一种光催化氧化反应装置，具体如图1-2所示，包括上端敞口的透明圆柱形反应主体1，反应主体1内同轴套设有圆柱形套筒2，反应主体1与圆柱形套筒2之间形成光催化氧化区，圆柱形套筒2内为臭氧曝气区。反应主体1设置成透明结构，一方面便于操作者观察反应主体1内反应的进行情况，更重要的是能够提供自然光供光催化氧化反应利用，辅助紫外光源提供的紫外光。

反应主体1一侧的上端设有出水管3，底端位于光催化氧化区处设有进水管4，废水从光催化氧化区的底部进入，能够增加其在反应区域的停留时间，从而增长其与紫外光及臭氧的接触时间，进而提高氧化效率。

光催化氧化区内位于出水管3的下方处设有环形滤板5，并且环形滤板5套设在圆柱形套筒2上。环形滤板5能够对氧化处理后的出水进行过滤，除去悬浮物。

需要说明的是，环形滤板5的内周粘贴有橡胶层，该橡胶层一方面能够使环形滤板5牢固的套接在圆柱形套筒2上，另一方面能够使环形滤板5在圆柱形套筒2上方便的上下滑动，以便清理环形滤板5上截留的悬浮物。

反应主体1的底板与环形滤板5之间纵向间隔设有多个光催化板6，且光催化板6的一端固定在反应主体1的侧壁上，相对的另一端固定在圆柱形套筒2的侧壁上，光催化板6的数量为3-6个；反应主体1位于每两个相邻的光催化板6之间的侧壁上均纵向设有一个石英护管7，每个石英护管7内均设有一个紫外灯管8，紫外灯管8与外部直流电源电连接；环形滤板5上与每个石英护管7相对应处均开设有圆形开孔9，每个石英护管7均穿过圆形开孔9。

一般的光催化氧化反应装置中只会设置一块光催板6和一个紫外灯，其与废水的接触面积是有限的，本实用新型在反应装置中等间距设置3-6个光催化板6，能够极大的增加废水和光催化板6的接触面积，从而使氧化反应更为迅速的进行。同时，每两个相邻的光催化板6之间的侧壁上均纵向设有一个紫外灯管8，即等间距的设有3-6个紫外灯，且紫外灯管8的顶端位于环形滤板5之上，即位于废水液面以上，从而能够全方位的为反应体系提供紫外光，有利于光催化氧化的快速进行。

需要说明的是，光催化板6上负载有TiO₂，TiO₂的能带结构一般由低能价带和高能导带构成，价带和导带之间存在禁带，能带和导带之间的带隙能为3.2ev，当半导体TiO₂受到能量大于其禁带宽度的光源照射时，其价带的电子就被激发，跃迁到导带，产生原初电荷分离，从而产生导带电子和禁带空穴。这些电子和空穴对迁移到表面后，具有强的接收电子的倾向，可以参加氧化还原反应，直接将有机分子氧化为正碳自由基或将表面现象的水分子氧化为羟基自由基。生成的羟基自由基进攻有机物分子，使之氧化和分解，最终使有机污染物转化为CO₂、H₂O和无机盐达到矿化。

需要说明的是，紫外灯8设置在石英护管7内，可以防止紫外灯8被废水浸泡、损坏。

圆柱形套筒2的顶端设有筒盖10，圆柱形套筒2位于环形滤板5下方处的侧壁上开设有多个曝气孔11，圆柱形套筒2的底端设有臭氧进气管12，臭氧进气管12远离反应主体1的一端连接有臭氧发生器13。臭氧通过圆柱形套筒2上开设的臭氧曝气孔11均匀进入废水中，一方面能够加快传质速率，另一方面能够提高臭氧利用率。光催化氧化和臭氧氧化这两种高级氧化方法同时进行，相互促进，极大的提高了废水氧化效率，废水中的大部分难讲解有机物均被降解成小分子、CO₂和H₂O。

需要说明的是，圆柱形套筒2的顶端设有筒盖10，圆柱形套筒2位于环形滤板5下方处的侧壁上开设有多个曝气孔11，上方处则没有开设曝气孔11，这是为了将臭氧发生器13产生的臭氧均通入废水中，避免逸散到空气中，造成臭氧损失，成本升高。

出水管3与进水管4上均设置有单向阀14，能够随时控制进水和出水。

本实用新型中，以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，但是，本实用新型实施例并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种光催化氧化反应装置，其特征在于，包括上端敞口的透明圆柱形反应主体(1)，所述反应主体(1)内同轴套设有圆柱形套筒(2)，所述反应主体(1)与所述圆柱形套筒(2)之间形成光催化氧化区，所述圆柱形套筒(2)内为臭氧曝气区；

所述反应主体(1)一侧的上端设有出水管(3)，底端位于所述光催化氧化区处设有进水管(4)，所述光催化氧化区内位于所述出水管(3)的下方处设有环形滤板(5)，所述环形滤板(5)套设在所述圆柱形套筒(2)上；

所述反应主体(1)的底板与所述环形滤板(5)之间纵向间隔设有多个光催化板(6)，且所述光催化板(6)的一端固定在所述反应主体(1)的侧壁上，相对的另一端固定在所述圆柱形套筒(2)的侧壁上；所述反应主体(1)内位于每两个相邻的光催化板(6)之间的侧壁上均纵向设有一个圆柱形石英护管(7)，所述环形滤板(5)上与每个所述石英护管(7)相对应处均开设有圆形开孔(9)，每个所述石英护管(7)均穿过所述圆形开孔(9)；每个所述石英护管(7)内均设有一个紫外灯管(8)；

所述圆柱形套筒(2)的顶端设有筒盖(10)，所述圆柱形套筒(2)位于所述环形滤板(5)下方处的侧壁上开设有多个曝气孔(11)，所述反应主体(1)的底板上位于所述圆柱形套筒(2)的下方处设有臭氧进气管(12)，所述臭氧进气管(12)远离所述反应主体(1)的一端连接有臭氧发生器(13)；

所述出水管(3)与所述进水管(4)上均设置有单向阀(14)。

2.根据权利要求1所述的光催化氧化反应装置，其特征在于，所述环形滤板(5)的内周粘贴有橡胶层。

3.根据权利要求1所述的光催化氧化反应装置，其特征在于，所述光催化板(6)的数量为3-6个。

4.根据权利要求1所述的光催化氧化反应装置，其特征在于，所述紫外灯管(8)与外部直流电源电连接。

5.根据权利要求4所述的光催化氧化反应装置，其特征在于，所述紫外灯管(8)的顶端位于所述环形滤板(5)之上。