CN214570904U - 塔板式光催化膜反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及废水处理用反应器，具体涉及一种塔板式光催化膜反应器。包括反应器本体和塔板，塔板设置在反应器本体的内部侧壁上，反应器本体上部设置废水入口，下部设置废水出口，底端设置氧气入口；塔板包括塔板一、塔板二，按照塔板一、塔板二、塔板二、塔板一交错设置，相邻的塔板一与塔板二或塔板二与塔板二设置在反应器本体的不同侧；塔板一与塔板二上面均设置Kaolin‑NiO‑ZrO₂/Al₂O₃光催化膜。本实用新型提高了光催化剂在可见光区域处理印染废水的光催化活性，充分利用太阳光，简化处理工艺，降低处理成本，加快工业化应用进程；同时也解决了光催化剂的流失和后续分离问题。

Description

塔板式光催化膜反应器

技术领域

本实用新型涉及废水处理用反应器，具体涉及一种塔板式光催化膜反应器。

背景技术

目前印染废水是我国主要工业废水来源之一，色泽深、有机物多、排放量大、生物降解难、重金属含量高，通常采用物理、化学和生物法处理，但效率低，处理不彻底，易产生二次污染。光催化氧化降解污染物是近几年发展起来的一项“绿色技术”，在常温常压下，利用光催化剂可以将有机污染物彻底降解为CO₂、H₂O等，操作简单，效率高，无二次污染，在印染废水处理领域应用潜力巨大。现有的纳米光催化剂在紫外光照射下催化活性强，能氧化除掉废水中大多数有机物污染物，还能还原水中的重金属离子。但在可见光区域，其催化活性和效率均较低；且在处理过程中，催化剂悬浮在废水中，易于流失，催化剂难回收利用，致使处理效果不佳，制约了其进一步工业化应用。

实用新型内容

本实用新型目的是提供一种塔板式光催化膜反应器，在塔板上设置Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜，增强吸光范围，充分利用自然光源，解决了光催化剂仅在紫外光区催化效果高，对光源要求苛刻的缺点；且通过控制塔板二的角度，使得Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜能够吸收不同角度的太阳光，加速了废水处理的进程。

本实用新型所述的塔板式光催化膜反应器，包括反应器本体和塔板，塔板设置在反应器本体的内部侧壁上，反应器本体上部设置废水入口，下部设置废水出口，底端设置氧气入口；塔板包括塔板一、塔板二，按照塔板一、塔板二、塔板二、塔板一交错设置，相邻的塔板一与塔板二或塔板二与塔板二设置在反应器本体的不同侧；塔板一与塔板二上面均设置Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜；

第一块塔板一的上方设置液体分布器，液体分布器与废水入口连接；最后一块塔板一的下方设置气体分布器，气体分布器与氧气入口连通。

其中：

所述的Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜以Al₂O₃陶瓷膜为支撑体，表面负载高岭土、氧化锆和氧化镍，其中以Al₂O₃陶瓷膜的质量计，高岭土、氧化镍和氧化锆的负载量分别为25％、25％、50％。该光催化膜通过Kaolin和ZrO₂对纳米NiO复合改性，提高了纳米NiO太阳光催化活性，增强吸光范围，充分利用自然光源，解决了光催化剂仅在紫外光区催化效果高，对光源要求苛刻的缺点。另外高岭土表面存在大量的微管状和微球状的颗粒，具有较高的比表面积和吸附性，有利于吸附和催化降解有机污染物。

所述的塔板二与水平面的夹角为20-30°，塔板一水平设置。通过控制塔板二的角度，使得Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜能够吸收不同角度的太阳光，可以长时间控制太阳光正对着光催化膜，保证了Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜长时间高效的催化作用，加速了废水处理的进程。

所述的塔板一和塔板二上均开设通孔，且塔板一和塔板二的边沿处均设置凸台。凸台的设置能够保证废水能够长时间与Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜接触，延长反应时间；在光照条件下，废水透过Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜，吸附并催化降解废水中有机污染物。

所述的反应器本体的顶部设置日光灯。当没有太阳光时，可以打开日光灯，使反应继续进行，提高废水处理效率。

所述的反应器本体的材质为透光玻璃，保证Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜能够接收到太阳光，使得废水处理过程顺利进行。

本实用新型的工作过程是：从废水入口处向反应器本体中加入废水，废水通过液体分布器均匀的分散在反应器本体中，废水落至塔板上，被塔板上的凸台拦截，与Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜接触；与此同时从氧气入口处通入氧气，通过气体分布器进入反应器本体中。在太阳光照射、Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜催化条件下，废水中的有机污染物与氧气结合并发生反应，废水中的有机污染物彻底降解为CO₂、H₂O等，处理后的废水经废水出口排除，重复利用。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型在塔板上设置Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜，该光催化膜通过Kaolin和ZrO₂对纳米NiO复合改性，提高了纳米NiO太阳光催化活性，增强吸光范围，充分利用自然光源，解决了光催化剂仅在紫外光区催化效果高，对光源要求苛刻的缺点。本实用新型提高了光催化剂在可见光区域处理印染废水的光催化活性，充分利用太阳光，简化处理工艺，降低处理成本，加快工业化应用进程；同时也解决了光催化剂的流失和后续分离问题。

本实用新型中的塔板二呈夹角设置，通过控制塔板二的角度，使得Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜能够吸收不同角度的太阳光，可以长时间使得太阳光正对着Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜，保证了Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜长时间高效的催化作用，加速了废水处理的进程。反应器本体的顶部还设置日光灯，在没有太阳光时，可以打开日光灯，使反应继续进行，提高废水处理效率。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型塔板的结构示意图；

图中：1、日光灯；2、液体分布器；3、塔板二；4、Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜；5、废水出口；6、氧气入口；7、气体分布器；8、凸台；9、反应器本体；10、塔板一；11、废水入口；12、通孔。

具体实施方式

以下结合实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例1

如图1-2所示，所述的塔板式光催化膜反应器，包括反应器本体9和塔板，塔板设置在反应器本体9的内部侧壁上，反应器本体9上部设置废水入口11，下部设置废水出口5，底端设置氧气入口6；塔板包括塔板一10、塔板二3，按照塔板一10、塔板二3、塔板二3、塔板一10交错设置，相邻的塔板一10与塔板二3或塔板二3与塔板二3设置在反应器本体9的不同侧；塔板一10与塔板二3上面均设置Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4；所述的Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4以Al₂O₃陶瓷膜为支撑体，表面负载高岭土、氧化锆和氧化镍，其中以Al₂O₃陶瓷膜的质量计，高岭土、氧化镍和氧化锆的负载量分别为25％、25％、50％。该光催化膜通过Kaolin和ZrO₂对纳米NiO复合改性，提高了纳米NiO太阳光催化活性，增强吸光范围，充分利用自然光源，解决了光催化剂仅在紫外光区催化效果高，对光源要求苛刻的缺点。

第一块塔板一10的上方设置液体分布器2，液体分布器2与废水入口11连接；最后一块塔板一10的下方设置气体分布器7，气体分布器7与氧气入口6连通。

所述的塔板二3与水平面的夹角为20-30°，塔板一10水平设置。通过控制塔板二3的角度，使得Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4能够吸收不同角度的太阳光，可以长时间控制太阳光正对着光催化膜，保证了Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4长时间高效的催化作用，加速了废水处理的进程。

所述的塔板一10和塔板二3上均开设通孔12，且塔板一10和塔板二3的边沿处均设置凸台8。凸台8的设置能够保证废水长时间与Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4接触，延长反应时间；在光照条件下，废水透过Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4，吸附并催化降解废水中有机污染物，废水透过通孔12到达下一块塔板上，未降解的有机污染物在下一块塔板的Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜的催化作用下继续反应，进一步降解。

所述的反应器本体9的顶部设置日光灯1。当没有太阳光时，可以打开日光灯1，使反应继续进行，提高废水处理效率。

所述的反应器本体9的材质为透光玻璃。

本实用新型的塔板式光催化膜反应器用于处理废水的过程：从废水入口11处向反应器本体9中加入废水，废水通过液体分布器2均匀地分散在反应器本体9中，废水落至塔板一10上，被塔板一10上的凸台8拦截，与Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4接触，Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4上的高岭土表面存在大量的微管状和微球状的颗粒，具有较高的比表面积和吸附性，有利于吸附和催化降解废水中的有机污染物；与此同时从氧气入口6处通入氧气，通过气体分布器7进入反应器本体9中。在太阳光照射、Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4催化条件下，废水中的有机污染物与氧气结合并发生反应，废水中的有机污染物彻底降解为CO₂、H₂O等。废水透过Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4后，通过通孔12到达塔板二3上，废水中未降解的有机污染物在塔板二3上的Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4的催化作用下继续反应，进一步降解。依次类推，废水经过一层又一层的Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜4催化处理，废水中有机污染物的降解率达到99％以上；处理后的废水经废水出口5排除，重复利用。在没有太阳光时，可以打开日光灯1，使反应继续进行，提高废水处理效率。

Claims (6)

1.一种塔板式光催化膜反应器，包括反应器本体（9）和塔板，塔板设置在反应器本体（9）的内部侧壁上，反应器本体（9）上部设置废水入口（11），下部设置废水出口（5），底端设置氧气入口（6）；其特征在于：塔板包括塔板一（10）、塔板二（3），按照塔板一（10）、塔板二（3）、塔板二（3）、塔板一（10）交错设置，相邻的塔板一（10）与塔板二（3）或塔板二（3）与塔板二（3）设置在反应器本体（9）的不同侧；塔板一（10）与塔板二（3）上面均设置Kaolin-NiO-ZrO₂/Al₂O₃光催化膜（4）；

第一块塔板一（10）的上方设置液体分布器（2），液体分布器（2）与废水入口（11）连接；最后一块塔板一（10）的下方设置气体分布器（7），气体分布器（7）与氧气入口（6）连通。

2.根据权利要求1所述的塔板式光催化膜反应器，其特征在于：所述的塔板二（3）与水平面的夹角为20-30°，塔板一（10）水平设置。

3.根据权利要求1所述的塔板式光催化膜反应器，其特征在于：所述的塔板一（10）和塔板二（3）上均开设通孔（12）。

4.根据权利要求1所述的塔板式光催化膜反应器，其特征在于：所述的塔板一（10）和塔板二（3）的边沿处均设置凸台（8）。

5.根据权利要求1所述的塔板式光催化膜反应器，其特征在于：所述的反应器本体（9）的顶部设置日光灯（1）。

6.根据权利要求1所述的塔板式光催化膜反应器，其特征在于：所述的反应器本体（9）的材质为透光玻璃。

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