RU82590U1

RU82590U1 - Photocatalytic Microreactor

Info

Publication number: RU82590U1
Application number: RU2008145940/22U
Authority: RU
Inventors: Лев Львович Макаршин; Дмитрий Валерьевич Андреев; Александр Георгиевич Грибовский; Евгений Григорьевич Злобин; Валентин Николаевич Пармон
Original assignee: Институт Катализа Им. Г.К. Борескова Сибирского Отделения Российской Академии Наук
Priority date: 2008-11-20
Filing date: 2008-11-20
Publication date: 2009-05-10

Abstract

1. Фотокаталитический реактор для окисления содержащихся в воздухе органических примесей при помощи кислорода воздуха и фотокатализатора, освещаемого источником ультрафиолетового света, содержащий излучающую поверхность с нанесенным на нее катализатором, источник ультрафиолетового излучения, отличающийся тем, что излучающая поверхность реактора состоит из одного или нескольких светопроводящих капилляров, составленных в массив, прозрачных для УФ-излучения, на которые нанесен фотокатализатор. ! 2. Фотокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что диаметр светопроводящих капилляров не превышает 10 мм. ! 3. Фотокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что фотокатализатор нанесен на внутреннюю и внешнюю стороны светопроводящего капилляра. ! 4. Фотокаталитический реактор по п.3, отличающийся тем, что толщина фотокатализатора, нанесенного на стенки светопроводящего капилляра, составляет 0,1-100 мкм. ! 5. Фотокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что светопроводящие капилляры расположены параллельно друг другу. ! 6. Фотокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что светопроводящие капилляры с нанесенным фотокатализатором расположены по отношению друг к другу таким образом, что образуют систему микроканалов приблизительно одинакового диаметра - от 0,1 до 10 мм. ! 7. Фотокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что массив светопроводящих капилляров может иметь различную форму, например линейную, кольцевую, спиралевидную. ! 8. Фотокаталитический реактор по п.1, отличающийся тем, что источник ультрафиолетового излучения располагается у торца массива светопроводящих капилляров. ! 9. Фотока�1. Photocatalytic reactor for the oxidation of organic impurities contained in air using oxygen from the air and a photocatalyst illuminated by an ultraviolet light source, comprising an emitting surface with a catalyst deposited on it, an ultraviolet radiation source, characterized in that the emitting surface of the reactor consists of one or more light guide capillaries made up in an array, transparent to UV radiation, on which the photocatalyst is applied. ! 2. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the diameter of the light guide capillaries does not exceed 10 mm. ! 3. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the photocatalyst is deposited on the inner and outer sides of the light guide capillary. ! 4. The photocatalytic reactor according to claim 3, characterized in that the thickness of the photocatalyst deposited on the walls of the light guide capillary is 0.1-100 microns. ! 5. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the light-conducting capillaries are parallel to each other. ! 6. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the light guide capillaries coated with a photocatalyst are arranged in relation to each other in such a way that they form a system of microchannels of approximately the same diameter - from 0.1 to 10 mm. ! 7. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the array of light guide capillaries can have a different shape, for example, linear, ring, spiral. ! 8. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the source of ultraviolet radiation is located at the end of the array of light guide capillaries. ! 9. Photo

Description

Полезная модель относится к области фотокатализа и направлено на создание каталитических микрореакторов для проведения в них гетерогенных фотокаталитических реакций.The utility model relates to the field of photocatalysis and is aimed at creating catalytic microreactors for conducting heterogeneous photocatalytic reactions in them.

Фотокатализ основан на способности фотокатализаторов (полупроводников с определенной шириной запрещенной зоны) активироваться под действием ультрафиолетового излучения и ускорять различные реакции, в частности, окисление органических веществ кислородом воздуха до воды и углекислого газа. Наиболее часто в качестве фотокатализатора используют диоксид титана ТiO₂. Фотокаталитические реакторы могут использоваться для очищения различных сред, в частности воды и воздуха от вредных примесей, которыми часто являются органические вещества, от вредоносных микроорганизмов, для удаления нежелательных запахов и т.п.Photocatalysis is based on the ability of photocatalysts (semiconductors with a certain band gap) to be activated by ultraviolet radiation and accelerate various reactions, in particular, the oxidation of organic substances by atmospheric oxygen to water and carbon dioxide. Most often, TiO ₂ titanium dioxide is used as the photocatalyst. Photocatalytic reactors can be used to clean various media, in particular water and air, from harmful impurities, which are often organic substances, from harmful microorganisms, to remove unwanted odors, etc.

Основными требованиями к реактору для проведения гетерогенных фотокаталитических реакций являются:The main requirements for a reactor for conducting heterogeneous photocatalytic reactions are:

1. Фотокатализатор должен быть достаточно освещен, чтобы его активности хватало для проведения реакции.1. The photocatalyst should be sufficiently lit so that its activity is sufficient for the reaction.

2. Геометрия реактора должна обеспечивать хороший контакт реагентов с фотокатализатором в местах его освещения, то есть эффективный массоперенос. Для этого необходимо высокое значение отношения полезной площади фотокатализатора к полезному реакционному объему реактора.2. The geometry of the reactor should provide good contact of the reagents with the photocatalyst in the places of its illumination, that is, effective mass transfer. This requires a high ratio of the useful area of the photocatalyst to the useful reaction volume of the reactor.

Этим условиям может удовлетворить реактор с микроканальной структурой. Каталитические микрореакторы представляют собой, как правило, слоистую структуру, состоящую из набора пластин с каналами субмиллиметровых размеров, на поверхность которых нанесен катализатор. Благодаря малым размерам каналов реализуются высокие значения соотношения поверхность/объем и очень высокие A microchannel reactor can satisfy these conditions. Catalytic microreactors are, as a rule, a layered structure consisting of a set of plates with channels of submillimeter sizes, on the surface of which a catalyst is deposited. Due to the small size of the channels, high surface / volume ratios and very high

скорости массо- и теплопереноса - на 1-2 порядка выше, чем в системах с массивным слоем катализатора. Кроме того, благодаря малым размерам каналов достигается ламинарное течение газового или жидкостного потока с равномерным распределением по скоростям или по времени контакта реагентов с катализатором [Ehrfeld W, Hessel V, L*we H. Microreactors-new technology for modem chemistry. Weinheim: Willey-VCH; 2000], при этом гасятся нежелательные радикальные процессы, что увеличивает выход полезных продуктов реакции.mass and heat transfer rates are 1-2 orders of magnitude higher than in systems with a massive catalyst bed. In addition, due to the small size of the channels, a laminar flow of a gas or liquid stream is achieved with a uniform distribution over the velocities or time of contact of the reactants with the catalyst [Ehrfeld W, Hessel V, L * we H. Microreactors-new technology for modem chemistry. Weinheim: Willey-VCH; 2000], while unwanted radical processes are quenched, which increases the yield of useful reaction products.

В случае фотохимических реакций микрореактор может обеспечить интенсивное и равномерное освещение фотокатализатора на всю глубину его слоя.In the case of photochemical reactions, the microreactor can provide intense and uniform illumination of the photocatalyst to the entire depth of its layer.

Широко известны различные фотокаталитические системы для очистки окружающего воздуха от летучих органических примесей. В этом случае в качестве фотокатализатора применяется диоксид титана с высокоразвитой поверхностью, в качестве окислителя - кислород воздуха, а источником ультрафиолетового излучения служит флуоресцентная лампа или светодиоды, излучающие в соответствующем диапазоне длин волн [А.V. Vorontsov, 1 I.V. Stoyanova, D.V. Kozlov, V.I. Simagina, and E.N. Savinov. Kinetics of the Photocatalytic Oxidation of Gaseous Acetone over Platinized Titanium Dioxide. Journal of Catalysis 189, 360-369 (2000); Alexandre V. Vorontsov, Claude Lion, Evgueni N. Savinov, and Panagiotis G. Smirniotis. Pathways of photocatalytic gas phase destruction of HD stimulant 2-chloroethyl ethyl sulfide. Journal of Catalysis 220 (2003) 414-23; P.A. Kolinko, D.V. Kozlov, A.V. Vorontsov, S.V. Preis. Photocatalytic oxidation of 1,1-dimethyl hydrazine vapours on ТiO₂: FTIR in situ studies. Catalysis Today 122 (2007) 178-185]. При этом в большинстве случаев конструкция фотокаталитического реактора состоит из источника ультрафиолетового излучения произвольной формы, чаще цилиндрических ламп, и окружающего эти лампы слоя фотокатализатора, нанесенного на носитель. Для подачи воздуха в реактор служит вентилятор. Ширина зазора между излучающей поверхностью лампы и слоем фотокатализатора в таких системах составляет от нескольких миллиметров до десятка сантиметров. Одним из параметров, характеризующим эффективность массопереноса реагентов при работе фотокаталитической системы, является отношение площади освещаемой поверхности фотокатализатора к полезному объему реактора: S/V=πDL/π(D²-d²)L, где D и d - диаметр трубки с фотокатализатором и диаметр излучателя соответственно, L - длина реактора. Например, при длине реактора 1 м и значениях D и d, равных 2 и 1 см, это соотношение будет равно 267 м²/м³, а при значениях D и d, равных 10 и 5 см - 53,3 м²/м³. При уменьшении размера канала величина S/V резко Various photocatalytic systems for purifying ambient air from volatile organic impurities are widely known. In this case, titanium dioxide with a highly developed surface is used as a photocatalyst, air oxygen is used as an oxidizing agent, and a fluorescent lamp or LEDs emitting in the corresponding wavelength range serves as a source of ultraviolet radiation [A.V. Vorontsov, 1 IV Stoyanova, DV Kozlov, VI Simagina, and EN Savinov. Kinetics of the Photocatalytic Oxidation of Gaseous Acetone over Platinized Titanium Dioxide. Journal of Catalysis 189, 360-369 (2000); Alexandre V. Vorontsov, Claude Lion, Evgueni N. Savinov, and Panagiotis G. Smirniotis. Pathways of photocatalytic gas phase destruction of HD stimulant 2-chloroethyl ethyl sulfide. Journal of Catalysis 220 (2003) 414-23; PA Kolinko, DV Kozlov, AV Vorontsov, SV Preis. Photocatalytic oxidation of 1,1-dimethyl hydrazine vapours on TiO ₂ : FTIR in situ studies. Catalysis Today 122 (2007) 178-185]. Moreover, in most cases, the design of the photocatalytic reactor consists of a source of ultraviolet radiation of arbitrary shape, usually cylindrical lamps, and a layer of the photocatalyst surrounding the lamps deposited on the carrier. A fan is used to supply air to the reactor. The gap between the radiating surface of the lamp and the photocatalyst layer in such systems ranges from a few millimeters to tens of centimeters. One of the parameters characterizing the mass transfer efficiency of the reagents during the operation of the photocatalytic system is the ratio of the area of the photocatalyst illuminated surface to the useful volume of the reactor: S / V = πDL / π (D ² -d ² ) L, where D and d are the diameter of the tube with the photocatalyst and the diameter of the emitter, respectively, L is the length of the reactor. For example, with a reactor length of 1 m and D and d values of 2 and 1 cm, this ratio will be 267 m ² / m ³ , and with D and d values of 10 and 5 cm - 53.3 m ² / m ³ . With decreasing channel size, S / V sharply

возрастает. Так, в каналах субмиллиметрового размера при значениях D и d, равных 2 и 1 мм, она составляет 26770 м²/м³, то есть, при уменьшении линейных размеров фотокаталитической системы на один порядок, величина S/V возрастает на два порядка.increasing. So, in channels of a submillimeter size with D and d values equal to 2 and 1 mm, it is 26770 m ² / m ³ , that is, with a decrease in the linear dimensions of the photocatalytic system by one order of magnitude, the S / V value increases by two orders of magnitude.

Известно [Kozlov D.V. Photocatalytic Reactors for Air Purification: Development and Application, 8th European Congress on Catalysis "EuropaCat-VIII", August 26-31, Turku, Finland.Abstracts, CD-ROM, (2007) 17-2.], что излучение с длиной волны 300-380 нм, которое используется в фотокаталитических системах, проникает в слой дисперсного диоксида титана на глубину 20-25 мкм, а остальная часть фотокатализатора остается незадействованной, поэтому увеличение параметра S/V напрямую увеличивает доступную для фотокатализа площадь диоксида титана. С другой стороны, интенсивность падающего света обратно пропорциональна квадрату расстояния между излучающей поверхностью и частицами фотокатализатора. Таким образом, уменьшение линейных размеров ведет к резкому увеличению сразу двух факторов, интенсифицирующих фотокаталитические превращения.It is known [Kozlov D.V. Photocatalytic Reactors for Air Purification: Development and Application, 8th European Congress on Catalysis "EuropaCat-VIII", August 26-31, Turku, Finland.Abstracts, CD-ROM, (2007) 17-2.] That radiation with a wavelength 300-380 nm, which is used in photocatalytic systems, penetrates the dispersed titanium dioxide layer to a depth of 20-25 μm, and the rest of the photocatalyst remains idle, therefore, an increase in the S / V parameter directly increases the titanium dioxide area available for photocatalysis. On the other hand, the intensity of the incident light is inversely proportional to the square of the distance between the emitting surface and the particles of the photocatalyst. Thus, a decrease in linear dimensions leads to a sharp increase in two factors at once, intensifying photocatalytic transformations.

Прототипом настоящей полезной модели является патент US 6771866, F21V 8/00, G02B 6/02, 06.02.03, в котором предложена схема фотокаталитического реактора, использующего в качестве излучающей поверхности оптическое волокно с нанесенным на него фотокатализатором. При этом оптические волокна прикреплены к массивной, прозрачной для ультрафиолетового излучения подложке, которая служит проводником излучения от источника излучения к волокну с катализатором. Используются волокна различной формы - U-образной, с двумя концами, прикрепленными к излучающей подложке, спиралевидной, ветвистой, и случайной (см. Фиг.4 в описание к патенту). Работа фотокаталитического реактора иллюстрируется Фиг.38 в том же описании к патенту. Входной поток воздуха с примесями проходит последовательно через отверстия в прозрачной подложке, фильтр и обтекает фотокаталитические волокна, соприкасаясь с фотокатализатором, при этом происходит реакция окисления/восстановления примесей, и затем покидает реактор.The prototype of this utility model is US patent 6771866, F21V 8/00, G02B 6/02, 02/06/03, which proposes a scheme of a photocatalytic reactor using an optical fiber coated with a photocatalyst as a radiating surface. In this case, the optical fibers are attached to a massive substrate transparent to ultraviolet radiation, which serves as a conductor of radiation from the radiation source to the fiber with the catalyst. Fibers of various shapes are used - U-shaped, with two ends attached to the radiating substrate, spiral, branched, and random (see Figure 4 in the description of the patent). The operation of the photocatalytic reactor is illustrated in Fig. 38 in the same description of the patent. The inlet air stream with impurities passes sequentially through the holes in the transparent substrate, the filter flows around the photocatalytic fibers in contact with the photocatalyst, and an oxidation / reduction reaction of impurities occurs, and then leaves the reactor.

Таким образом, в данном реакторе реализуется схема непосредственного подвода ультрафиолетового излучения к слою фотокатализатора. Недостатком данного фотокаталитического реактора являются: а) хаотичная структура расположения оптических волокон, б) использование только внешней стороны оптического волокна для нанесения фотокатализатора, хотя предполагается использование полых волокон. Из-за такой конструкции эффективность работы реактора является недостаточно Thus, in this reactor, a direct supply of ultraviolet radiation to the photocatalyst layer is implemented. The disadvantage of this photocatalytic reactor is: a) the random arrangement of the optical fibers, b) using only the outer side of the optical fiber for applying the photocatalyst, although the use of hollow fibers is assumed. Due to this design, the efficiency of the reactor is not enough

высокой. Использование прозрачной подложки для крепления оптических волокон усиливает рассеяние и уменьшает интенсивность ультрафиолетового излучения, передаваемого фотокатализатору из-за его поглощения в материале подложки. Из-за того, что расстояния между оптическими волокнами, которые обдуваются входящим потоком, имеют различную величину (что обусловлено самой формой волокон), в данном реакторе не реализуется принцип микроканальности. Это не позволяет максимизировать соотношение S/V и добиться равной скорости обтекания фотокатализатора реагентами, что приводит к нежелательным побочным реакциям радикального характера.high. The use of a transparent substrate for attaching optical fibers enhances scattering and reduces the intensity of ultraviolet radiation transmitted to the photocatalyst due to its absorption in the substrate material. Due to the fact that the distances between the optical fibers that are blown by the incoming stream have different sizes (due to the shape of the fibers), the principle of microchannelism is not implemented in this reactor. This does not allow to maximize the S / V ratio and to achieve an equal rate of reagent flow around the photocatalyst, which leads to undesirable side reactions of a radical nature.

Полезная модель решает задачу интенсификации фотокаталитических процессов, осуществляемых в газовой фазе.The utility model solves the problem of intensification of photocatalytic processes carried out in the gas phase.

Сущность полезной модели заключается в наличии системы микроканалов одинакового размера, покрытых фотокатализатором с двух сторон. Такая система микроканалов образуется за счет параллельной упаковки светопроницаемых капилляров субмиллиметрового размера.The essence of the utility model is the presence of a system of microchannels of the same size, coated with a photocatalyst on both sides. Such a system of microchannels is formed due to the parallel packing of translucent capillaries of submillimeter size.

Фотокаталитический реактор для окисления содержащихся в воздухе органических примесей при помощи кислорода воздуха и фотокатализатора, освещаемого источником ультрафиолетового света, содержит излучающую поверхность с нанесенным на нее катализатором и источник ультрафиолетового излучения, излучающая поверхность реактора состоит из одного или нескольких светопроводящих капилляров, составленных в массив, прозрачных для УФ излучения, на которые нанесен фотокатализатор.A photocatalytic reactor for the oxidation of organic impurities in air using air oxygen and a photocatalyst illuminated by an ultraviolet light source contains a radiating surface coated with a catalyst and an ultraviolet radiation source, the radiating surface of the reactor consists of one or more light-conducting capillaries made up of an array of transparent for UV radiation on which the photocatalyst is applied.

Диаметр светопроводящих капилляров не превышает 10 мм.The diameter of the light guide capillaries does not exceed 10 mm.

Фотокатализатор нанесен на внутреннюю и внешнюю стороны светопроводящего капилляра.The photocatalyst is deposited on the inner and outer sides of the light guide capillary.

Толщина фотокатализатора, нанесенного на стенки светопроводящего капилляра, составляет 0,1 -100 микрометров.The thickness of the photocatalyst deposited on the walls of the light guide capillary is 0.1 -100 micrometers.

Светопроводящие капилляры расположены параллельно друг другу.Light-conducting capillaries are parallel to each other.

Светопроводящие капилляры с нанесенным фотокатализатором расположены по отношению друг к другу таким образом, что образуют систему микроканалов приблизительно одинакового диаметра - от 0,1 мм до 10 мм.Light-conducting capillaries coated with a photocatalyst are located in relation to each other in such a way that they form a system of microchannels of approximately the same diameter - from 0.1 mm to 10 mm.

Светопроводящий капилляр или массив светопроводящих капилляров может иметь различную форму, например, линейную, кольцевую, спиралевидную.A light guide capillary or an array of light guide capillaries can have a different shape, for example, linear, annular, spiral.

Источники ультрафиолетового излучения располагаются с обоих торцов массива светопроводящих капилляров или располагается у одного торца массива светопроводящих капилляров.Sources of ultraviolet radiation are located at both ends of the array of light guide capillaries or located at one end of the array of light guide capillaries.

Форма источника ультрафиолетового излучения соответствует сечению торца массива светопроводящих капилляров.The shape of the ultraviolet radiation source corresponds to the cross section of the end face of the array of light guide capillaries.

У свободного торца массива светопроводящих капилляров расположен отражатель, направляющий рассеянное ультрафиолетовое излучение обратно в массив светопроводящих капилляров.At the free end of the array of light guide capillaries is a reflector that directs the scattered ultraviolet radiation back into the array of light guide capillaries.

Рядом с источником ультрафиолетового излучения может быть расположено несколько массивов светопроводящих капилляров.Near the source of ultraviolet radiation can be located several arrays of light-conducting capillaries.

Реактор снабжен устройством подачи воздуха, например, вентилятором, насосом.The reactor is equipped with an air supply device, for example, a fan, a pump.

Реактор снабжен выходным отверстием, через которое выходит очищенный от примесей воздух.The reactor is equipped with an outlet through which air purified from impurities leaves.

Описание фотокаталитического реактора.Description of the photocatalytic reactor.

Фотокаталитический реактор состоит как минимум из одного прозрачного для ультрафиолетового излучения капилляра или множества однотипных капилляров, причем каждый капилляр 1 служит световодом и может быть покрыт либо изнутри, так и с двух сторон слоем фотокатализатора 2 (Фиг.1). Светопроводящие капилляры в реакторе расположены относительно друг друга параллельно, образуя систему микроканалов 10 приблизительно одинакового диаметра (Фиг.2). Описанная система микроканалов может быть как вытянутой в одном направлении, так и иметь различную форму - полукруг, круг, спираль и т.п.(Фиг.3)A photocatalytic reactor consists of at least one capillary transparent to ultraviolet radiation or a plurality of capillaries of the same type, each capillary 1 serving as a light guide and can be coated either from the inside or from both sides with a layer of photocatalyst 2 (Figure 1). Light-conducting capillaries in the reactor are arranged relative to each other in parallel, forming a system of microchannels 10 of approximately the same diameter (Figure 2). The described microchannel system can be either elongated in one direction, or have a different shape - a semicircle, circle, spiral, etc. (Figure 3)

Источником ультрафиолетового излучения в фотореакторе может являться газоразрядная флюоресцентная лампа различной формы - вытянутой цилиндрической, шарообразной, плоской и др. Кроме того, источником излучения могут служить светодиоды, излучающие в ультрафиолетовом диапазоне. Светодиоды могут быть расположены различным образом - вытянутые в линейную цепочку, либо массивом, соответствующим форме поперечного сечения системы микроканалов.The source of ultraviolet radiation in a photoreactor can be a gas discharge fluorescent lamp of various shapes - elongated cylindrical, spherical, flat, etc. In addition, LEDs emitting in the ultraviolet range can serve as a source of radiation. LEDs can be arranged in different ways - elongated in a linear chain, or an array corresponding to the cross-sectional shape of the microchannel system.

Для увеличения интенсивности светового потока излучения, попадающего на фотокатализатор, реактор может быть снабжен отражателем 30 (Фиг.2), направляющим рассеянный свет обратно в систему микроканалов, либо дополнительным источником ультрафиолетового излучения, расположенным с противоположной стороны массива микроканалов 20а (Фиг.3). В случае кольцевой To increase the intensity of the light flux of radiation incident on the photocatalyst, the reactor can be equipped with a reflector 30 (Figure 2), directing the scattered light back to the microchannel system, or an additional source of ultraviolet radiation located on the opposite side of the microchannel array 20a (Fig. 3). In the case of the roundabout

или другой замкнутой системы микроканалов такие отражатели могут не использоваться - и начальная и конечная области примыкают непосредственно к источнику излучения L (Фиг.3, 20б). Предлагаемый фотореактор может быть снабжен более чем одним набором микроканальных капилляров с фотокатализатором для полного использования светового потока от источника ультрафиолетового излучения, в зависимости от его геометрической формы (Фиг.3, 20г).or another closed system of microchannels, such reflectors may not be used - and the initial and final regions are adjacent directly to the radiation source L (Fig. 3, 20b). The proposed photoreactor can be equipped with more than one set of microchannel capillaries with a photocatalyst for the full use of the light flux from a source of ultraviolet radiation, depending on its geometric shape (Figure 3, 20 g).

Фотореактор оснащен системой подачи воздуха - это может быть встроенный, либо внешний вентилятор или насос. В корпусе фотореактора имеются входное и выходное отверстия, через которые осуществляется подвод и вывод, либо циркулирование воздушного потока.The photoreactor is equipped with an air supply system - it can be built-in, or an external fan or pump. In the case of the photoreactor there are inlet and outlet openings through which the supply and output, or the circulation of the air flow, are carried out.

Общая схема работы фотокаталитического реактора 40 иллюстрируется Фиг.4. Воздушный поток W, содержащий органические примеси, подается на вход массива микроканалов 20, проходит по этим микроканалам, где, контактируя с освещаемым источником ультрафиолетового излучения L фотокатализатором 1, органические примеси окисляются до паров воды и углекислого газа. На выходе из массива микроканалов идет уже поток очищенного воздуха Е.The General scheme of the photocatalytic reactor 40 is illustrated in Fig.4. The air stream W containing organic impurities is fed to the input of the array of microchannels 20, passes through these microchannels, where, in contact with the illuminated source of ultraviolet radiation L by photocatalyst 1, the organic impurities are oxidized to water vapor and carbon dioxide. At the exit from the array of microchannels there is already a stream of purified air E.

Таким образом, предлагаемая нами конструкция фотокаталитического реактора решает проблему интенсификации фотокаталитических процессов. Это происходит за счет увеличения освещенности фотокатализатора ультрафиолетовым излучением, за счет высокого отношения поверхности фотокатализатора к объему фотореактора, что увеличивает массоперенос реагентов и, в итоге, позволяет существенно уменьшить размеры и энергопотребление при увеличении производительности фотореактора для очистки окружающего воздуха от органических примесей.Thus, our proposed design of a photocatalytic reactor solves the problem of intensification of photocatalytic processes. This occurs due to an increase in the photocatalyst illumination by ultraviolet radiation, due to the high ratio of the photocatalyst surface to the volume of the photoreactor, which increases the mass transfer of the reagents and, as a result, can significantly reduce the size and power consumption while increasing the performance of the photoreactor for cleaning ambient air from organic impurities.

Claims

1. Photocatalytic reactor for the oxidation of organic impurities contained in air using oxygen from the air and a photocatalyst illuminated by an ultraviolet light source, comprising an emitting surface with a catalyst deposited on it, an ultraviolet radiation source, characterized in that the emitting surface of the reactor consists of one or more light guide capillaries made up in an array, transparent to UV radiation, on which the photocatalyst is applied.

2. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the diameter of the light guide capillaries does not exceed 10 mm.

3. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the photocatalyst is deposited on the inner and outer sides of the light guide capillary.

4. The photocatalytic reactor according to claim 3, characterized in that the thickness of the photocatalyst deposited on the walls of the light guide capillary is 0.1-100 microns.

5. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the light-conducting capillaries are parallel to each other.

6. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the light guide capillaries coated with a photocatalyst are arranged in relation to each other in such a way that they form a system of microchannels of approximately the same diameter - from 0.1 to 10 mm.

7. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the array of light guide capillaries can have a different shape, for example, linear, ring, spiral.

8. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the source of ultraviolet radiation is located at the end of the array of light guide capillaries.

9. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the ultraviolet radiation sources are located at both ends of the array of light guide capillaries.

10. The photocatalytic reactor according to claim 7, characterized in that the shape of the ultraviolet radiation source corresponds to the cross-sectional shape of the end face of the array of light guide capillaries.

11. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that at the free end of the array of light guide capillaries there is a reflector directing the scattered ultraviolet radiation back to the array of light guide capillaries.

12. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that several arrays of light-conducting capillaries can be located next to the ultraviolet radiation source.

13. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the photocatalytic reactor is equipped with an air supply device, for example a fan, a pump.

14. The photocatalytic reactor according to claim 1, characterized in that the photocatalytic reactor is equipped with an outlet through which air purified from impurities leaves.