CN217367864U - 一种带搅拌装置的反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带搅拌装置的反应器，包括一个左端盖、一个中空壳体和一个右端盖，左端盖和右端盖通过螺纹连接在中空壳体的两端，左端盖上连接有出气管，右端盖上连接有进气管，左端盖、右端盖和中空壳体封闭连接围成一个反应腔；反应腔的中心设置有光源和搅拌装置，右端盖的外侧设置有控制器，光源的一端连接在所述右端盖的中心并通过电线与控制器连接，搅拌装置的驱动件与控制器电连接。本实用新型构思严谨，布局合理，结构简单，使用方便，气体净化成本低，去除效率高。

Description

一种带搅拌装置的反应器

技术领域

本实用新型涉及净化反应器技术领域，尤其涉及一种带搅拌装置的反应器。

背景技术

近年来，由于空气污染越来越严重，人们吸入大量的有害气体对人体将康造成重大威胁，尤其是空气中的一些挥发性有机化合物(Volatile organic compounds,VOCs)会引起白血病、呼吸道疾病、肺癌等严重疾病，因此对空气中VOCs的控制显得越来越重要。诸多已公布处理空气中污染物的装置采用的技术主要有吸附法、吸收法、冷凝法、燃烧法、生物法等。采用以上技术处理VOCs的装置普遍存在易二次污染、能耗高、效率低等问题。光催化技术具有无二次污染、能耗低、效率高的优点。因此，光催化技术被认为是一种具有极大应用潜力的去除空气中VOCs的新技术。

光催化技术主要是利用光催化剂在一定波长的光照条件下产生光生电子-空穴对，这种高能粒子对可以和空气中的水或者氧气发生反应形成活性物质(·O2-、·OH)从而降解空气中的污染物，同时，光生电子-空穴对也能直接和空气中污染物反应，将污染物分解为H₂O和CO₂。但是，光催化剂产生的电子空穴对在迁移过程中存在电子空穴对重组现象，这导致光催化剂的效率大幅度降低，极大地制约了光催化技术的广泛应用。为了提升光催化技术的去除空气中污染物的效率，通过在对光催化剂施加外加定向电场可以提高光生电子-空穴对的分离效率。因此，利用外加定向电场辅助光催化剂设计有效的光电催化反应装置可以提高光催化去除空气中污染物的效率。

尽管已公布多种基于光催化技术的空气处理装置，但这些装置中仍然具有一些缺陷。专利CN107983122A公布了一种一体式复合光催化等离子废气净化设备。该装置通过将光催化技术与低温等离子体技术耦合来净化空气中的污染物。待处理气体经过吸附处理、光催化处理、等离子体处理最终排到大气环境中。但是该装置也存在一些需要克服的问题：1、该装置虽然设置有光催化处理单元和等离子体处理单元，但是这两个单元实际上都是在独立工作，相当于是把两种技术叠加到一起，并且产生应有的耦合效果。2、该装置中等离子体发生单元所产生的紫外光并没有被加以利用，而是当做废弃物处理掉。3、该装置整体结构复杂，采用了多层过滤网，加大了风机的负荷，因而能效比不高。

因此，如何提供一种构造简单、净化效果好的反应器成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种带搅拌装置的反应器，解决现有反应器结构复杂、处理效率低的问题。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

本实用新型一种带搅拌装置的反应器，包括一个左端盖、一个中空壳体和一个右端盖，所述左端盖和右端盖通过螺纹连接在所述中空壳体的两端，所述左端盖上连接有出气管，所述右端盖上连接有进气管，所述左端盖、右端盖和所述中空壳体封闭连接围成一个反应腔；所述反应腔的中心设置有光源和搅拌装置，所述右端盖的外侧设置有控制器，所述光源的一端连接在所述右端盖的中心并通过电线与所述控制器连接，所述搅拌装置的驱动件与所述控制器电连接；所述中空壳体的包括外壳体和光催化反应层，所述光催化反应层复合连接在外壳体的内圆周面上，所述光催化反应层两侧通过导线分别与电解池、电化学工作站连通。

进一步的，所述搅拌装置包括搅拌风扇和驱动用的电机，所述搅拌风扇位于所述反应腔内部，所述电机连接在所述右端盖的外侧，所述电机通过传动轴与所述搅拌风扇传动连接，所述电机与所述控制器电连接。

进一步的，所述搅拌装置设置有至少一组，当设置有多组时，多组所述搅拌装置呈圆周均布在所述反应腔内部。

进一步的，所述右端盖的外侧设置有气体检测仪，所述气体检测仪的工作端伸入到所述反应腔内，所述气体检测仪与所述控制器电连接。

进一步的，所述进气管内设有过滤网，所述出气管内设有防止气体倒流的逆止阀。

进一步的，所述电解池中设置有对电极、参比电极和工作电极，所述对电极通过导线与电化学工作站的阴极连接，所述参比电极通过导线与电化学工作站连接，所述工作电极通过导线与所述光催化反应层的一端相连，所述电化学工作站的阳极通过导线与光催化反应层的另一端相连，所述电化学工作站产生的定向电流传输到所述光催化反应层上。

进一步的，所述左端盖、右端盖与所述中空壳体的贴合面上设置有密封垫。

与现有技术相比，本实用新型的有益技术效果：

本实用新型一种带搅拌装置的反应器，包括一个左端盖、一个中空壳体和一个右端盖，且三者封闭连接围成一个反应腔，左端盖上连接有出气管，右端盖上连接有进气管，反应腔的中心设置有光源和搅拌装置；工作时，通过控制器实现光源大小和搅拌风扇转速的调节，通过搅拌风扇的工作实现反应腔内气体混合均匀，提高净化反应效果，止逆阀的设置则可以避免气体的回流；最终进入反应腔体内部的待处理气体会被光催化反应层的碳材料吸附，并通过光催化剂对其进行光催化降解，最终被分解为H₂O和CO₂；此外，通过气体检测仪通过反应腔体内部气体的浓度，该浓度反馈给控制器，并通过控制器对污染气体在反应腔体内部的停留时间以及光源的光照强度、搅拌风扇的转速进行再次调整，保持较高的净化效率。

此外，工作中通过电化学工作站提供外加恒定电位迫使电子定向移动，减少光催化剂中电子-空穴对复合，从而提高光催化剂去除效率，使光催化剂能高效去除空气中的有机污染气体。

本实用新型构思严谨，布局合理，结构简单，使用方便，气体净化成本低，去除效率高。

附图说明

下面结合附图说明对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型带搅拌装置的反应器示意图；

图2为本实用新型内部结构侧视图；

图3为本实用新型剖视示意图；

附图标记说明：1、左端盖；2、中空壳体；3、右端盖；4、进气管；5、出气管；6、控制器；7、光源；8、搅拌风扇；801、传动轴；9、电机；10、气体检测仪；11、电解池；12、电化学工作站；

201、外壳体；202、光催化反应层；

401、过滤网；501、逆止阀；

1101、对电极；1102、参比电极；1103、工作电极。

具体实施方式

如图1-3所示，一种带搅拌装置的反应器，包括一个左端盖1、一个中空壳体2和一个右端盖3，所述左端盖1和右端盖3通过螺纹连接在所述中空壳体2的两端，所述左端盖1上连接有出气管5，所述右端盖3上连接有进气管4，所述左端盖1、右端盖3和所述中空壳体2封闭连接围成一个反应腔；所述反应腔的中心设置有光源7和搅拌装置，所述右端盖3的外侧设置有控制器6，所述光源7的一端连接在所述右端盖3的中心并通过电线与所述控制器6连接，所述搅拌装置的驱动件与所述控制器6电连接；所述中空壳体2的包括外壳体201和光催化反应层202，所述光催化反应层202复合连接在外壳体201的内圆周面上，所述光催化反应层202两侧通过导线分别与电解池11、电化学工作站12连通。具体的，光催化反应层通过多孔碳材料制作，形状制作为圆筒体碳骨架，圆筒体碳骨架的外周面连接在外壳体201的内周面上，圆筒体碳骨架的内表面负载有光催化剂，通过将光催化剂和碳材料结合可以提高光催化反应单元吸附-光催化的能力，实现高效分离光生电子和空穴，提高光催化效率。具体的，可以根据待处理气体的性质选用TiO2、g-C3N4、ZnO、CdS等单一光催化剂或者多组分的异质结光催化剂，根据选用的不同催化剂选择185nm～450nm的光源波长。

具体的，中空壳体2的两端外周面上设置有外螺纹，左端盖1和右端盖3的连接端内周面上设置有内螺纹，内螺纹与外螺纹配合连接在一起，所述左端盖1、右端盖3与所述中空壳体2的贴合面上设置有密封垫，防止气体外泄。所述左端盖1和右端盖3采用不透光、耐腐蚀的材料制作，具体的可以选用聚四氟乙烯、酚醛层压纸板、不锈钢板材质；所述密封垫采用硅胶耐腐蚀性的软质材料制作。

具体的，所述搅拌装置包括搅拌风扇8和驱动用的电机9，所述搅拌风扇8位于所述反应腔内部，所述电机9连接在所述右端盖3的外侧，所述电机9通过传动轴801与所述搅拌风扇8传动连接，所述电机9与所述控制器6电连接。具体的，搅拌风扇8的扇叶为ABS或AS材料，并在扇叶表面增加一层聚四氟乙烯涂层增加抗腐蚀能力；此外，电机9的传动轴801通过轴承与右端盖连接，在轴承处通过涂抹黄油或凡士林等固体润滑剂进行密封，防止反应腔内的气体外泄。

所述搅拌装置设置有至少一组，当设置有多组时，多组所述搅拌装置呈圆周均布在所述反应腔内部。例如当设置为两组时可以左右对称布置，以提高搅拌混匀的效果，具体设置组数可根据中空壳体2的大小进行适配。

所述右端盖3的外侧设置有气体检测仪10，所述气体检测仪10的工作端伸入到所述反应腔内，所述气体检测仪10与所述控制器6电连接。具体的，气体检测仪10采用在线式气体检测仪，可以进行气体种类及浓度的检测。

所述进气管4内设有过滤网401，可以根据前处理设备的等级选择粗效、中效、高中效、亚高效、高效等级的过滤网；所述出气管5内设有防止气体倒流的逆止阀501，可以防止处理完毕的气体倒灌回反应腔中。

具体的，如图3所示，所述电解池11中设置有对电极1101、参比电极1102和工作电极1103，所述对电极1101通过导线与电化学工作站12的阴极连接，所述参比电极1102通过导线与电化学工作站12连接，所述工作电极1103通过导线与所述光催化反应层202的一端相连，所述电化学工作站12的阳极通过导线与光催化反应层202的另一端相连，所述电化学工作站产生的定向电流传输到所述光催化反应层202上，使得负载在碳材料表面的光催化剂的电子空穴分离。具体的，参比电极1102选用甘汞电极或者氯化银电极，对电极1101和工作电极1103选用惰性电极，电解池11内的电解质选用Na₂SO₄溶液。

此外，所述控制器5采用PLC控制器，PLC控制器的外部采用绝缘材料制作成电气控制箱，电气控制箱的表面设有调节搅拌风扇8转速用的旋钮以及调节所述光源7光照强度的旋钮。工作时，通过对应的按钮可以对光源的光照强度进行调节。

本实用新型的工作过程如下：

工作前，将该反应器安装到指定位置，通过管道将进气管、出气管与进气端设备和出气端设备连通，利用反应腔中的光源7与光催化反应层202的配合实现气体净化。

首先，打开控制器6上的调节光源的旋钮，使反应腔体内部的光源7稳定；打开控制器上搅拌风扇的旋钮，使电机9启动，并带动与之相连的搅拌风扇8旋转，以此搅动反应腔内部的气体。

然后，通入待处理气体，进气管4设置的吸附用的过滤网401会将待处理气体中的细小颗粒拦截在反应腔体外，以降低微小颗粒对光催化剂的影响；

其次，进入反应腔体内部的待处理气体会被光催化反应层202上的碳材料吸附，并通过光催化剂对其进行光催化降解，最终被分解为H₂O和CO₂。

再有，通过气体检测仪10对反应腔体内部污染气体的浓度进行判断，将该浓度反馈给控制器，并通过控制器对污染气体在反应腔体内部的停留时间以及光源的光照强度、搅拌风扇的转速进行调整。

最后，经过处理后的污染气体经过逆止阀501后由出气管5被排放出至下一个设备或者排放到大气中。

以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带搅拌装置的反应器，其特征在于：包括一个左端盖、一个中空壳体和一个右端盖，所述左端盖和右端盖通过螺纹连接在所述中空壳体的两端，所述左端盖上连接有出气管，所述右端盖上连接有进气管，所述左端盖、右端盖和所述中空壳体封闭连接围成一个反应腔；所述反应腔的中心设置有光源和搅拌装置，所述右端盖的外侧设置有控制器，所述光源的一端连接在所述右端盖的中心并通过电线与所述控制器连接，所述搅拌装置的驱动件与所述控制器电连接；

所述中空壳体的包括外壳体和光催化反应层，所述光催化反应层复合连接在外壳体的内圆周面上，所述光催化反应层两侧通过导线分别与电解池、电化学工作站连通。

2.根据权利要求1所述的带搅拌装置的反应器，其特征在于：所述搅拌装置包括搅拌风扇和驱动用的电机，所述搅拌风扇位于所述反应腔内部，所述电机连接在所述右端盖的外侧，所述电机通过传动轴与所述搅拌风扇传动连接，所述电机与所述控制器电连接。

3.根据权利要求2所述的带搅拌装置的反应器，其特征在于：所述搅拌装置设置有至少一组，当设置有多组时，多组所述搅拌装置呈圆周均布在所述反应腔内部。

4.根据权利要求1所述的带搅拌装置的反应器，其特征在于：所述右端盖的外侧设置有气体检测仪，所述气体检测仪的工作端伸入到所述反应腔内，所述气体检测仪与所述控制器电连接。

5.根据权利要求1所述的带搅拌装置的反应器，其特征在于：所述进气管内设有过滤网，所述出气管内设有防止气体倒流的逆止阀。

6.根据权利要求1所述的带搅拌装置的反应器，其特征在于：所述电解池中设置有对电极、参比电极和工作电极，所述对电极通过导线与电化学工作站的阴极连接，所述参比电极通过导线与电化学工作站连接，所述工作电极通过导线与所述光催化反应层的一端相连，所述电化学工作站的阳极通过导线与光催化反应层的另一端相连，所述电化学工作站产生的定向电流传输到所述光催化反应层上。

7.根据权利要求1所述的带搅拌装置的反应器，其特征在于：所述左端盖、右端盖与所述中空壳体的贴合面上设置有密封垫。

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