專利名稱：塔形水處理光催化反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于水處理的光催化反應(yīng)裝置，屬于環(huán)境保護(hù)中污水處理技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的水處理方法效率低、成本高、存在二次污染等問(wèn)題，污水治理一直得不到好的解決。自1972年，A. Fujishima和K. Honda在η型半導(dǎo)體TiO2電極上發(fā)現(xiàn)了水的光電催化分解作用，T^2氧化活性較高，化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)人體無(wú)毒害，成本低，無(wú)污染，是目前應(yīng)用最廣泛的納米光催化材料，也是最具有開(kāi)發(fā)前途的綠色環(huán)保型催化劑。研究表明，納米TW2能處理多種有毒化合物，可以將水中的烴類、鹵代烴、酸、表面活性劑、染料、含氮有機(jī)物、有機(jī)磷殺蟲劑、木材防腐劑和燃料油等很快地完全氧化為C02、H2O等無(wú)害物質(zhì)。但到目前為止納米光催化TW2技術(shù)仍為在廢水處理方面得到廣泛應(yīng)用，主要是因?yàn)榧{米顆粒分離困難，沒(méi)有簡(jiǎn)單適用的處理設(shè)備。通過(guò)納米顆粒在載體表面負(fù)載，可以解決顆粒分離的問(wèn)題。但負(fù)載有納米顆粒的載體浸泡于水中的時(shí)候，激發(fā)光必須透過(guò)較厚(往往是數(shù)厘米以上)的溶液才能照射到催化劑上。而事實(shí)上，無(wú)論是在紫外光區(qū)還是可見(jiàn)光區(qū)，有機(jī)物溶液(尤其是帶色有機(jī)物廢水)都會(huì)有不同程度的光吸收，這勢(shì)必會(huì)引起激發(fā)光不同程度的光損失，使得到達(dá)催化劑表面的光強(qiáng)度下降，從而使得光生電子和空穴的產(chǎn)率下降，最終使得污染物的降解效率降低。專利公開(kāi)號(hào)為CN100509639C公開(kāi)了一種斜板式光電催化反應(yīng)器，可以獲得較好的水相薄膜促進(jìn)光催化反應(yīng)，但燈置于斜板外側(cè)，或多或少會(huì)有光的損失。同樣，專利公開(kāi)號(hào)為CN101774661A，CN102030387A, CN101993129A幾個(gè)專利公開(kāi)的方法都是將激發(fā)光源放置于催化劑負(fù)載板的側(cè)面，會(huì)有光能的損失。為了提高降解效率，只能提高激發(fā)光源的功率，這樣就增加了運(yùn)行能耗。有研究表明在多相光催化氧化過(guò)程中H2-A耦合作用下，催化氧化的效率會(huì)有較大提高(參見(jiàn)多相光催化氧化過(guò)程中H2-A耦合效應(yīng)及其作用機(jī)理研究，陳亦琳，2006年，福州大學(xué)博士論文)，但傳統(tǒng)的光催化反應(yīng)器在有氣體提供時(shí)傳質(zhì)效率低，有必要開(kāi)發(fā)新的催化反應(yīng)器。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種催化氧化效率高的塔形水處理光催化反應(yīng)器，
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括一個(gè)內(nèi)壁襯有反光材料的塔體，塔體上端側(cè)壁上開(kāi)有進(jìn)液管，下端側(cè)壁上開(kāi)有液體排出管，在塔體內(nèi)部，沿塔體的高度方向上間隔設(shè)置相互平行的多層塔板，每層塔板側(cè)邊均連接一個(gè)降液槽，每層塔板的正中間開(kāi)有大孔，石英管與塔體同軸且套在每層塔板的大孔中，石英管內(nèi)裝有紫外燈光源，石英管上端伸出塔體外，石英管下端封閉且支撐有托盤，托盤固接于塔體的下端，托盤上布置若干托盤孔；在每層塔板上下表面上均設(shè)有軸向延伸的若干尖錐，塔板及尖錐表面均負(fù)載有TW2涂層；在尖錐之間的塔板上開(kāi)有若干小孔，托盤下部的塔體側(cè)壁上開(kāi)有至少1個(gè)通氣口。
本發(fā)明的有益效果是在尖錐上形成薄液膜促進(jìn)紫外光透光率，使紫外線不擴(kuò)散， 充分利用了紫外光能量；能促進(jìn)氣液交換，使水在從上往下流動(dòng)時(shí)多次和催化劑接觸，多次反應(yīng)，提高了廢水降解效率。試驗(yàn)證明將含金橙II濃度在100 mg/L的廢水，通入少量H2 和02，經(jīng)過(guò)該設(shè)備持續(xù)處理后的出水金橙II的去除率達(dá)96%。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖2是圖1中塔板2及其關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)放大示意圖； 圖3是圖1中托盤5的結(jié)構(gòu)放大示意圖中；1.塔體；2.塔板；3.石英管；4.紫外燈光源；5.托盤；6.降液槽；7.進(jìn)液管； 8.通氣口 ；9.液體排出管；10.小孔；11.尖錐；12.大孔；13.托盤孔。
具體實(shí)施例方式參照?qǐng)D1-2，包括一個(gè)內(nèi)壁襯有反光材料的塔體1，在塔體1上端側(cè)壁上開(kāi)有進(jìn)液管7，在塔體1內(nèi)部，沿塔體1的高度方向上間隔設(shè)置相互平行的多層塔板2，塔板2由不銹鋼或鈦材料制成。每層塔板2的正中間開(kāi)有大孔12，用于放置石英管3。石英管3從外部由塔體1的頂端套在每層塔板2的大孔12中，石英管3上端伸出塔體1外。石英管3與塔體1同軸，在石英管3內(nèi)裝有紫外燈光源4。石英管3的下端封閉且支撐在托盤5上。托盤 5固定在塔體1的下端，以托住石英管3。在托盤5下部的塔體1側(cè)壁上開(kāi)有至少1個(gè)通氣口 8，在通氣口 8下部的塔體1下端側(cè)壁上開(kāi)有液體排出管9。參見(jiàn)圖2，在每層塔板2上下表面上均制有向軸向延伸的若干尖錐11，在尖錐11 之間的塔板2上開(kāi)有若干小孔10，小孔10呈鼓起形狀，在塔板2的側(cè)邊連接降液槽6，塔板 2及尖錐11表面均負(fù)載有Ti02涂層。參見(jiàn)圖3，在托盤5上布置若干托盤孔13，托盤孔13的直徑為塔板2上小孔10直徑的2 3倍，使上部的液體可以順暢地從托盤孔13向下流。本發(fā)明的工作過(guò)程是工作時(shí)打開(kāi)紫外燈光源4，從下面通氣口 8連續(xù)向塔體1內(nèi)通入混合有少量吐的混合空氣，廢水從塔體1上端進(jìn)液管7噴淋狀進(jìn)入，在塔板2上流動(dòng)， 由于有吐和A混合氣體鼓入，使廢水在塔板2上形成液泡，液泡破裂后水會(huì)濺到塔板2的上下表面的尖錐11上而形成薄薄的液膜；由于塔板2及尖錐11表面負(fù)載有TW2涂層，在紫外燈光源4的照射下，會(huì)發(fā)生光催化反應(yīng)，從而使污染物得到降解，同時(shí)在有吐和&的共同作用下會(huì)促進(jìn)光催化的處理效果。在上層塔板2表面反應(yīng)后的廢水會(huì)通過(guò)降液槽6流到下層塔板2繼續(xù)反應(yīng)，這樣經(jīng)過(guò)多層反應(yīng)，即可達(dá)到廢水處理的效果。
權(quán)利要求
1.一種塔形水處理光催化反應(yīng)器，包括一個(gè)內(nèi)壁襯有反光材料的塔體(1 )，塔體(1)上端側(cè)壁上開(kāi)有進(jìn)液管(7)，下端側(cè)壁上開(kāi)有液體排出管(9)，在塔體(1)內(nèi)部，沿塔體(1)的高度方向上間隔設(shè)置相互平行的多層塔板(2)，每層塔板(2)側(cè)邊均連接一個(gè)降液槽(6)， 其特征是每層塔板(2)的正中間開(kāi)有大孔(12)，石英管(3)與塔體(1)同軸且套在每層塔板(2)的大孔(12)中，石英管(3)內(nèi)裝有紫外燈光源(4)，石英管(3)上端伸出塔體(1)外， 石英管(3)下端封閉且支撐有托盤(5)，托盤(5)固接于塔體(1)下端，托盤(5)上布置若干托盤孔(13);在每層塔板(2)上下表面上均設(shè)有軸向延伸的若干尖錐(11)，塔板(2)及尖錐 (11)表面均負(fù)載有TiO2涂層；在尖錐(11)之間的塔板(2)上開(kāi)有若干小孔(10)，托盤(5) 下部的塔體(1)側(cè)壁上開(kāi)有至少1個(gè)通氣口(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的塔形水處理光催化反應(yīng)器，其特征是所述托盤孔(13)直徑為所述小孔(10)直徑的2 3倍。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種塔形水處理光催化反應(yīng)器，包括一個(gè)內(nèi)壁襯有反光材料的塔體，在塔體內(nèi)部，沿塔體的高度方向上間隔設(shè)置相互平行的多層塔板，每層塔板的正中間開(kāi)有大孔，石英管與塔體同軸且套在每層塔板的大孔中，石英管內(nèi)裝有紫外燈光源，石英管下端封閉且支撐有托盤，托盤固接于塔體的下端，托盤上布置若干托盤孔；在每層塔板上下表面上均設(shè)有軸向延伸的若干尖錐，塔板及尖錐表面均負(fù)載有TiO2涂層；在尖錐之間的塔板上開(kāi)有若干小孔，托盤下部的塔體側(cè)壁上開(kāi)有至少1個(gè)通氣口；在尖錐上形成薄液膜促進(jìn)紫外光透光率，使紫外線不擴(kuò)散，充分利用了紫外光能量；能促進(jìn)氣液交換，使水在從上往下流動(dòng)時(shí)多次和催化劑接觸，提高了廢水降解效率。
文檔編號(hào)C02F1/32GK102502918SQ20111042045
公開(kāi)日2012年6月20日 申請(qǐng)日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者崔冰瑩, 李定龍, 馬建鋒 申請(qǐng)人:常州大學(xué)