CN216106461U - 一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，包括反应室上盖、反应室、滤液室、辅助装置上盖、辅助装置和蠕动泵，反应室上盖与反应室之间设有石英玻璃和密封圈，滤液室与反应室之间设有砂芯滤板和滤膜放置区；反应室上盖、反应室和滤液室之间以及辅助装置上盖和辅助装置均由螺纹钢柱贯穿连接，通过螺栓实现紧固与分离；反应室和滤液室均通过管道与辅助装置连通；蠕动泵设置在滤液室与辅助装置连通的管道上或设置在反应室与辅助装置连通的管道上；本实用新型能实现光催化降解和膜过滤反应的同时进行，且结合蠕动泵的使用能循环多次过滤反应，具备高效光催化和截留性能；此外，本装置还具有密封性能好、易用性和成本低的优点。

Description

一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置

技术领域

本实用新型属于光催化膜过滤技术领域，具体涉及一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置。

背景技术

近年来，半导体光催化技术有优异、绿色的光催化性能，常用于污水处理和新能源领域，展现出很大的应用潜力。但在实际的应用中，光催化剂基本是以粉末的形式存在，难以回收而且随意排放也会进一步污染环境。随着科研人员的不断研究，将光催化剂固定在膜的表面是一个很好的解决方式。在污水处理方面，不但能解决粉体材料难以回收问题，而且能有效截留聚集污染物在光催化膜表面实现光催化剂对污染物的高效去除，还同时解决膜污染问题，延长膜的使用寿命。因此，膜技术和光催化技术相结合能实现低能耗对污染物的高效去除。在新能源方面，膜技术能分离气体，实现对目标气体的再利用，提高光催化性能的同时降低能源消耗。

随着光催化膜的发展，对此类光催化膜反应装置的需求不断增长，但目前实验装置都是实验者自行设计，改装而完成的，气密性和可操作性差。设计的装置需要同时保证一定的光照和压强条件，实现光催化降解和膜过滤反应的同时进行。在污水处理的过程，也常常利用循环多次过滤反应来截留和光催化去除达到高的移除效率。除此之外，从易用性和成本角度考虑，将一套光催化膜反应装置同时能用于污水截留与光催化反应和气体分离与光催化反应是亟需解决的问题。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，提供了一种能使光催化膜在循环连续使用的条件下同时实现膜截留和光催化过程的过滤反应装置，用于气体分离与光催化反应和污水截留与光催化反应，提高多用性以及降低装置成本。

为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案实现：

一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，包括反应室上盖、反应室、滤液室、螺纹钢柱、螺栓、石英玻璃、砂芯滤板、辅助装置上盖、辅助装置、蠕动泵和定制三通转接取样口；

所述反应室为中空结构；所述滤液室的内部形成一个上部开口的容纳空间；

所述反应室上方设有反应室上盖，反应室的下方设有滤液室；所述反应室上盖、反应室和滤液室由螺纹钢柱贯穿连接，并通过螺栓实现三者的紧固与分离；

所述辅助装置上盖的下方为辅助装置，两者由螺纹钢柱贯穿连接，并通过螺栓实现紧固与分离；

所述反应室通过管道与辅助装置连通；所述滤液室通过管道与辅助装置连通；

所述蠕动泵和定制三通转接取样口设置在滤液室与辅助装置连通的管道上或设置在反应室与辅助装置连通的管道上；

所述反应室上盖的中间设有上盖开窗口；

所述反应室的上端嵌有石英玻璃，反应室与石英玻璃接触区域设有橡胶密封圈，反应室的一侧设有第一管道，另一侧设有第二管道；

所述滤液室的上端嵌有砂芯滤板，滤液室的一侧设有第三管道，另一侧设有第四管道；所述第四管道外接蠕动泵，蠕动泵的另一侧外接第五管道，第五管道贯穿辅助装置上盖进入辅助装置内部，

所述辅助装置的一侧设有第六管道，第六管道与第一管道相连接，连接处设有两通转接口。

优选的，所述第二管道上设有三通转接口、压力表和阀门一。

优选的，反应室、滤液室、反应室上盖、辅助装置、辅助装置上盖为不锈钢、聚四氟乙烯或亚克力材质。

优选的，所述的辅助装置的第五管道延伸到辅助装置内腔底部。

优选的，所述的定制三通转接取样口的一个接口有橡胶塞堵塞便于取样针取样。

优选的，所述第一管道、第二管道、第三管道、第四管道、第五管道和第六管道都设有阀门。

优选的，所述第五管道上设有两通转接口；所述第四管道上，且位于滤液室和蠕动泵之间依次设有压力表一和定制三通转接取样口，且第四管道与第五管道相连通。

优选的，当所述蠕动泵和定制三通转接取样口设置在反应室与辅助装置连通的管道上；

此时，所述第五管道与第一管道相连上，且位于辅助装置和蠕动泵之间设有定制三通转接取样口；所述第五管道与第一管道通过两通转接口相连通；且第四管道与第六管道相连通；

所述第六管道与第四管道连通辅助装置和滤液室，从辅助装置到滤液室的方向依次设有阀门、两通转接口、三通转接口、压力表二和阀门二。

本实用新型的有益效果：

(1)本实用新型解决了光催化膜目前只能实现单一的进行光催化实验或者膜截留实验的问题；通过光催化膜过滤反应器将上部的透光窗口实现光催化的同时下端的膜过滤结构实现污染物的截留作用。

(2)本实用新型通过反应室、滤液室、辅助装置和蠕动泵之间的配合作用，使气体或液体能循环在装置中进行催化和过滤，进一步提升对污染物的去除能力。

(3)本实用新型通过对反应室、滤液室、辅助装置和蠕动泵几个装置不同的连接顺序，能够实现用于污水截留与光催化反应和气体分离与光催化反应两种用途，提高装置的多用性和降低装置成本。

(4)本实用新型通过将辅助装置中注入一定量的去离子水，能够使通入的气体带有水蒸汽，提高光催化剂的活性。

附图说明

图1为本实用新型气体分离与光催化反应装置结构示意图。

图2为本实用新型污水过滤与光催化反应装置结构示意图。

图3为本实用新型反应室上盖顶部结构示意图。

图4为本实用新型辅助装置上盖顶部结构示意图。

图中：1-螺栓，2-上盖开窗口，3-反应室上盖，4-橡胶密封圈，5-石英玻璃，6-反应室，7-第一管道，8-压力表，9-阀门一，10-第二管道，11-三通转接口，12-螺纹钢柱，13-砂芯滤板，14-第三管道，15-滤液室，16-第四管道，17-定制三通转接取样口，18-第五管道，19-两通转接口，20-辅助装置上盖，21-第六管道，22-辅助装置，23-蠕动泵，24滤膜放置区。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施实例对本实用新型作进一步详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

实施例1：

图1为本实用新型的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置对气体分离的一较佳实施例的结构解剖图。

所述装置包括反应室上盖3、反应室6、滤液室15、螺纹钢柱12、螺栓1、石英玻璃5、砂芯滤板13、辅助装置上盖20、辅助装置22、蠕动泵23和定制三通转接取样口17；其中反应室6、滤液室15、反应室上盖3、辅助装置22、辅助装置上盖20为聚四氟乙烯材质；

所述反应室6为中空结构；所述滤液室15的内部形成一个上部开口的容纳空间；

所述反应室6上方设有反应室上盖3，反应室6的下方设有滤液室15；所述反应室上盖3、反应室6和滤液室15由螺纹钢柱12贯穿连接，并通过螺栓1实现三者的紧固与分离；

所述辅助装置上盖20的下方为辅助装置22，两者由螺纹钢柱贯穿连接，并通过螺栓实现紧固与分离；

所述反应室6通过管道与辅助装置22连通；所述滤液室15通过管道与辅助装置22连通；

所述蠕动泵23和定制三通转接取样口17设置在滤液室15与辅助装置22连通的管道上或设置在反应室6与辅助装置22连通的管道上；

所述反应室上盖3的中间设有上盖开窗口2；

所述反应室6的上端嵌有石英玻璃5，反应室6与石英玻璃5接触区域设有橡胶密封圈4，反应室6的一侧设有第一管道7，另一侧设有第二管道10；

所述滤液室15的上端嵌有砂芯滤板13，滤液室15的一侧设有第三管道14，另一侧设有第四管道16；所述第四管道16外接蠕动泵23，蠕动泵23的另一侧外接第五管道18，第五管道18贯穿辅助装置上盖20进入辅助装置22的内腔底部。

所述辅助装置22的一侧设有第六管道21，第六管道21与第一管道7相连接，连接处设有两通转接口。

所述第二管道10上设有三通转接口11、压力表8和阀门一9。

所述滤液室15和反应室6之间设还有滤膜放置区24，且滤膜放置区24位于砂芯滤板13上方。

所述的定制三通转接取样口17的一个接口有橡胶塞堵塞便于取样针取样。

所述第一管道7、第二管道10、第三管道14、第四管道16、第五管道18和第六管道21都设有阀门。

所述第五管道18上设有两通转接口19；所述第四管道16上，且位于滤液室15和蠕动泵23之间依次设有压力表一和定制三通转接取样口，且第四管道16与第五管道18相连通；

其中，滤膜放置区24与滤液室15、反应室6的接触区域均设置有橡胶密封圈；辅助装置上盖20的底端以及辅助装置22的顶端均设有橡胶密封圈。

具体步骤如下：

第一步，光催化滤膜放置在滤膜放置区24，拧紧所有的螺栓1使光催化滤膜与反应室6和滤液室15形成良好的密闭性，砂芯滤板13对滤膜放置区24(内含光催化滤膜)起支撑和防止破裂的作用；

第二步，打开所有的阀门，待处理气体从外界进入第三管道14，依次通过滤液室15、第四管道16、蠕动泵23、第五管道18、辅助装置22、第六管道21、第一管道7、反应室6，最后从第二管道10排出，完全排出空气后，使待处理气体充满整个装置后关闭第二管道10和第三管道14上的阀门；

第三步，打开蠕动泵23让装置中的待处理气体循环流动起来，并让光从上盖开窗口2透过石英玻璃5进入反应室6，使待处理气体在光催化滤膜表面分离并发生光催化作用，反应过程中的压力可以通过第二管道10和第四管道16上压力表8的差值得出，再从定制三通转接取样口17取样。

据上所述，辅助装置22中装有去离子水，使流通的气体中含有水蒸汽，所述的石英玻璃5为有良好的紫外和可见光区域的透光性并且能承受一定压力的加厚石英玻璃，所述定制三通转接取样口17的一个接口有橡胶塞堵塞便于取样针取样。

具体的，在使用本实用新型，反应过程中气流的通路是按照反应室6、滤液室15、第四管道16、蠕动泵23、第五管道18、辅助装置22、第六管道21、第一管道7、反应室6的方式进行循环，以保证气体被连续不断的分离和催化。

实施例2：

图2为本实用新型的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置对污水过滤的另一较佳实施例的结构解剖图，蠕动泵23和定制三通转接取样口17设置在反应室6与辅助装置22连通的管道上；

此时，所述第五管道18与第一管道7相连，且位于辅助装置22和蠕动泵23之间设有定制三通转接取样口17；所述第五管道18与第一管道7通过两通转接口19相连通；且第四管道16与第六管道21相连通；

所述第六管道21与第四管道16连通辅助装置22和滤液室15，从辅助装置22到滤液室15的方向依次设有阀门、两通转接口、三通转接口、压力表二和阀门二。

实施例2与实施例1不同之处在于反应室6、滤液室15、辅助装置22和蠕动泵23的连接位置不同，导致水流通路为反应室6、滤液室15、第四管道16、第六管道21、辅助装置22、第五管道18、蠕动泵23、第一管道7、反应室6循环；

具体步骤如下：

第一步，光催化滤膜放置在滤膜放置区12，拧紧所有的螺栓1使光催化滤膜与反应室6和滤液室15形成良好的密闭性，砂芯滤板13对滤膜放置区24(内含光催化滤膜)起支撑和防止破裂的作用；起支撑和防止破裂的作用；

第二步，辅助装置22中加入一定量待处理废水，仅关闭第二管道10和第三管道14上的阀门；

第三步，打开蠕动泵23让装置中的待处理废水循环流动起来，并让光从上盖开窗口2透过石英玻璃5进入反应室6，使待处理废水在光催化滤膜表面截留并发生光催化作用，反应过程中的压力可以通过第二管道10和第四管道16上压力表的差值得出，再从定制三通转接取样口17取样。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，包括反应室上盖(3)、反应室(6)、滤液室(15)、螺纹钢柱(12)、螺栓(1)、石英玻璃(5)、砂芯滤板(13)、辅助装置上盖(20)、辅助装置(22)、蠕动泵(23)和定制三通转接取样口(17)；

所述反应室(6)为中空结构；所述滤液室(15)的内部形成一个上部开口的容纳空间；

所述反应室(6)上方设有反应室上盖(3)，反应室(6)的下方设有滤液室(15)；所述反应室上盖(3)、反应室(6)和滤液室(15)由螺纹钢柱(12)贯穿连接，并通过螺栓(1)实现三者的紧固与分离；

所述辅助装置上盖(20)的下方为辅助装置(22)，两者由螺纹钢柱(12)贯穿连接，并通过螺栓(1)实现紧固与分离；

所述反应室(6)通过管道与辅助装置(22)连通；所述滤液室(15)通过管道与辅助装置(22)连通；

所述蠕动泵(23)和定制三通转接取样口(17)设置在滤液室(15)与辅助装置(22)连通的管道上或设置在反应室(6)与辅助装置(22)连通的管道上；

所述反应室上盖(3)的中间设有上盖开窗口(2)；

所述反应室(6)的上端嵌有石英玻璃(5)，反应室(6)与石英玻璃(5)接触区域设有橡胶密封圈(4)，反应室(6)的一侧设有第一管道(7)，另一侧设有第二管道(10)；

所述滤液室(15)的上端嵌有砂芯滤板(13)，滤液室(15)的一侧设有第三管道(14)，另一侧设有第四管道(16)；所述第四管道(16)外接蠕动泵(23)，蠕动泵(23)的另一侧外接第五管道(18)，第五管道(18)贯穿辅助装置上盖(20)进入辅助装置(22)内部，

所述辅助装置(22)的一侧设有第六管道(21)，第六管道(21)与第一管道(7)相连接，连接处设有两通转接口。

2.根据权利要求1所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，所述第二管道(10)上设有三通转接口(11)、压力表(8)和阀门一(9)。

3.根据权利要求1所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，反应室(6)、滤液室(15)、反应室上盖(3)、辅助装置(22)、辅助装置上盖(20)为不锈钢、聚四氟乙烯或亚克力材质；所述滤液室(15)和反应室(6)之间还设有滤膜放置区(24)，且滤膜放置区(24)位于砂芯滤板(13)上方。

4.根据权利要求1所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，所述的辅助装置(22)的第五管道(18)延伸到辅助装置(22)内腔底部。

5.根据权利要求1所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，所述的定制三通转接取样口(17)的一个接口有橡胶塞堵塞便于取样针取样。

6.根据权利要求1所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，所述第一管道(7)、第二管道(10)、第三管道(14)、第四管道(16)、第五管道(18)和第六管道(21)都设有阀门。

7.根据权利要求1所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，所述第五管道(18)上设有两通转接口(19)；所述第四管道(16)上，且位于滤液室(15)和蠕动泵(23)之间依次设有压力表一和定制三通转接取样口(17)，且第四管道(16)与第五管道(18)相连通。

8.根据权利要求1-6任一项所述的一种用于光催化膜循环光催化过滤的反应装置，其特征在于，当所述蠕动泵(23)和定制三通转接取样口(17)设置在反应室(6)与辅助装置(22)连通的管道上；

此时，所述第五管道(18)与第一管道(7)相连，且位于辅助装置(22)和蠕动泵(23)之间设有定制三通转接取样口(17)；所述第五管道(18)与第一管道(7)通过两通转接口(19)相连通；且第四管道(16)与第六管道(21)相连通；

所述第六管道(21)与第四管道(16)连通辅助装置(22)和滤液室(15)，从辅助装置(22)到滤液室(15)的方向依次设有阀门、两通转接口、三通转接口、压力表二和阀门二。

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