CN2761259Y - 一种气固流化床光催化装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种气固流化床光催化氧化装置。该装置为气固流化床光催化装置,气固流化床反应器为环形,由两个石英管组成,小的石英内管位于大的石英外管的中心,环形区为反应区,其间填充TiO2/硅胶催化剂,管的底端为G1砂芯板分布板,光源部分为一紫外光灯管,位于小的石英内管的中心;气固流化床装置的底端设有气体进口,顶端设有气体出口。本实用新型具有传热、传质效率高,易实现大规模处理和连续操作,能更好地实现反应物、催化剂与入射光的充分接触,提高光催化效率等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种气固流化床光催化装置,具体是一种具有传热、传质效率高,易实现大规模处理和连续操作,能更好地实现反应物、催化剂与入射光的充分接触,提高光催化效率等优点的气固流化床光催化装置。
背景技术
反应器的结构可分为固定床和流化床,目前的研究大多采用固定床,它存在入射光不能穿透床层内部,光利用率不高,所占空间大,处理规模小,不能连续操作,光催化效率低等缺陷。
发明内容
本实验新型的目的在于针对已有技术存在的缺点,提供一种气固流化床光催化氧化装置。本实用新型是一种气固流化床光催化装置,主要通过采用气固流化床反应器替换固定床,解决固定床的光利用率不高、光催化效率低等缺点,从而实现连续进行污染物的处理、连续操作、光利用率高、光催化效率高的过程。
为达到上述目的,本实用新型采取了如下技术方案:
一种气固流化床光催化装置,包括气固流化床1及光源2,气固流化床1具有环状结构,由外管5及内管6构成,光源2垂直置于内管6的中心;在内管6的底端设有分布板7;外管5的底部设有气体进口4,顶部设有气体出口3。
气固流化床1的外管5具有层状结构,底层具有圆锥状结构,圆锥的底端为气体进口4;中间层及顶层具有圆柱状结构,顶层圆柱的管径大于中间层圆柱的管径。
内管与外管皆为石英管,内管与外管之间的环形区为反应区,其间填充TiO2/硅胶催化剂。
内管底端的分布板所用的材料为G1砂芯板,光源2为紫外光灯。
与已有技术相比,本实用新型具有如下有益效果:
本实用新型的气固流化床光催化氧化系统,流化床中催化剂的剧烈运动提高整个床层的传质效率,催化剂的受光照表面也会由于催化剂的运动而增多,提高光的利用率,该系统可在加热和通入高速气体的情况下发生光催化反应,从而使催化剂再生,实现连续操作,克服了固定床反应器的入射光部能穿透床层内部、光利用率不高、所占空间大、处理规模小、不能连续操作、光催化效率低等缺陷。
说明书附图
图1为本实用新型的结构示意图;
图2为实施例1中的流化床光催化氧化甲苯工艺流程图。
具体实施方式
以下结合说明书附图来对本实用新型作进一步说明。
本实用新型的气固流化床光催化装置的结构如附图1所示,包括气固流化床1及光源2,气固流化床1具有环状结构,由外管5及内管6构成,光源2垂直置于内管6的中心;在内管6的底端设有分布板7;外管5的底部设有气体进口4,顶部设有气体出口3。
气固流化床1的外管5具有层状结构,底层具有圆锥状结构,圆锥的底端为气体进口4;中间层及顶层具有圆柱状结构,顶层圆柱的内径大于中间层圆柱的内径。
在本实施方式中,内管6的管径为39mm,外管5顶层的管径为60mm,中间层的管径为49mm。
内管与外管皆为石英管,内管与外管之间的环形区为反应区,其间填充TiO2/硅胶催化剂。
内管底端的分布板所用的材料为G1砂芯板,光源2为紫外光灯。
本实用新型的工作原理为:气体由底端的气体进口以一定速率一定浓度进入流化床,经过分布板后,进入环形反应区,由于气体有一定速率,就使得环形反应区内的催化剂运动,逐渐形成流态化,气体在一定的紫外光强度照射下与流态化的催化剂充分反应后,得到降解,从顶端的气体出口排出。
在本实施方式中,以钛酸丁酯为前驱物,在乙醇中水解、缩合,使溶液经溶胶—溶剂化过程得到溶胶,这种方法工艺较为简单,条件温和,分布均匀,可将纳米二氧化钛的制备与负载一次完成,是目前最为常用和具有前景的方法。
为了满足实际的光催化反应要求,通常将利用热、超声波或微波等形式的能量,把载体的微孔结构扩大,使催化剂进入孔中均匀分布并在载体上固定下来,构成复合催化剂,或制成光催化膜,从而克服悬浮颗粒催化剂难于回收,不利于工业应用的缺点。硅胶是较为常见的流化床填料之一,其流化性能较好,易于与二氧化钛结合,且价廉易得,因此本实验中用其作纳米二氧化钛的载体。
如附图2为流化床光催化氧化甲苯工艺流程图,图2中钢瓶内空气分三部分,一部分直接进入缓冲瓶,一部分通入甲苯瓶形成甲苯混合气进入缓冲瓶,一部分通入水瓶形成湿润空气进入缓冲瓶。各支管的气体流量由各阀门调节,由流量计显示流量。缓冲瓶内混合气体由反应器底部进入,经过催化剂层后由顶部排出。在反应器的进、出口旁路采样口处分别抽取气样,由GC900A型色谱分析仪分析得出进出口处混合气甲苯色谱图,进而得出甲苯的降解率。
本实施方式中,用初始浓度为60mg·m-3的甲苯气体,它通过床层的表观气速为4.0cm·s-1,紫外光强度为15W,在此条件下,甲苯的转化率可达97.2%。
Claims (3)
1、一种气固流化床光催化装置,包括气固流化床(1)及光源(2),其特征在于气固流化床(1)具有环状结构,由外管(5)及内管(6)构成,光源(2)垂直置于内管(6)的中心;在内管(6)的底端设有分布板(7);外管(5)的底部设有气体进口(4),顶部设有气体出口(3)。
2、根据权利要求1所述的气固流化床光催化装置,其特征在于气固流化床(1)的外管(5)具有层状结构,底层具有圆锥状结构,圆锥的底端为气体进口(4);中间层及顶层具有圆柱状结构,顶层圆柱的管径大于中间层圆柱的管径。
3、根据权利要求1所述的气固流化床光催化装置,其特征在于气固流化床(1)的内管(6)与外管(5)之间的环形区为反应区,其间填充TiO2/硅胶催化剂。
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