本實用新型涉及水處理和空氣污染處理領(lǐng)域，具體涉及一種新型光催化反應(yīng)器系統(tǒng)，該系統(tǒng)在空氣中甲醛氣體的治理方面應(yīng)用廣泛。
背景技術(shù)：
隨著室內(nèi)裝潢產(chǎn)業(yè)和新材料的興起，室內(nèi)空氣的質(zhì)量越來越差，因此，尋求有效的技術(shù)去除室內(nèi)空氣中的甲醛及其他的揮發(fā)性有機污染物是目前國內(nèi)外學者的研究熱點。在諸多的去除空氣中的甲醛的技術(shù)中，光催化氧化技術(shù)是目前公認的高效、迅速、無毒、無二次污染，操作簡單，應(yīng)用前景比較廣泛的去除技術(shù)。早期的光催化反應(yīng)器是懸浮式的，最多的處理對象是廢水。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，負載型光催化反應(yīng)器越發(fā)受到研究者的青睞。負載式光催化反應(yīng)器的設(shè)計思路是，將催化劑負載在反應(yīng)器內(nèi)壁或者合適的載體上，使之在反應(yīng)器內(nèi)固定，回避了光催化劑分離回收和重復(fù)利用的問題，但由于負載量和催化劑本身的限制，使得反應(yīng)器效率有待提高。
TiO2具有廉價易得，化學穩(wěn)定性高，污染對象選擇性低等優(yōu)點，成為了光催化氧化技術(shù)中最常用的催化劑。但是TiO2本身又有一些缺點而限制其進一步應(yīng)用，如比表面積小吸附性差，禁帶寬度較大，導(dǎo)致其對可見光利用率較差，光生電子和空穴壽命極短，極易復(fù)合等。本實用新型利用石墨烯作為光催化材料，通過構(gòu)造設(shè)計和元件選擇，設(shè)計出一種新型的光催化反應(yīng)器系統(tǒng)，使之具有更高效的光催化降解效率。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是提供一種新型光催化反應(yīng)器系統(tǒng)，適用于空氣中甲醛氣體和其他有毒有害有機氣體無害化、資源化、產(chǎn)品化的處理，且成本低、能耗小、實用性強。
本實用新型的技術(shù)方案如下：
一種新型光催化反應(yīng)器系統(tǒng)，包括光源子系統(tǒng)、采樣子系統(tǒng)、和反應(yīng)子系統(tǒng)，所述光源子系統(tǒng)設(shè)有LED光源，反應(yīng)子系統(tǒng)涂覆有石墨烯催化劑，有害氣體經(jīng)采樣子系統(tǒng)進入反應(yīng)子系統(tǒng)，在LED光源照射下，石墨烯催化劑將有害氣體催化分解。
較佳地，光源子系統(tǒng)還包括一橢圓反射面，LED光源置于該橢圓反射面的焦點上，該橢圓反射面的凹側(cè)朝向反應(yīng)子系統(tǒng)。
較佳地，反應(yīng)子系統(tǒng)還包括若干沿光照方向排布的斜板，石墨烯催化劑涂覆在斜板朝向光照的一側(cè)。
進一步地，反應(yīng)子系統(tǒng)呈圓柱形，若干斜板在圓柱形內(nèi)沿軸呈螺旋狀分布。
本反應(yīng)器選擇LED日光燈作為光源。LED日光燈光強較強，具有高光效和高顯色性，發(fā)熱低，節(jié)能環(huán)保，安全可靠。因此本實用新型選擇的LED日光燈功率為18W，使用壽命為50000h以上；反射面、斜板和外殼都選擇對光線反射率達95％以上的鋁制材料。
本實用新型的優(yōu)勢效果在于：
1、石墨烯片層結(jié)構(gòu)具有巨大的比表面積和共軛結(jié)構(gòu)，可以吸附大量污染物，為光催化反應(yīng)提供了理想的反應(yīng)位，有利于反應(yīng)的進行；石墨烯的吸附性較強，可以先將污染氣體吸附在催化劑周圍，然后進行光降解；
2、室內(nèi)空氣中的甲醛氣體在反應(yīng)器內(nèi)呈螺旋狀流動，延長了在反應(yīng)器內(nèi)的停留時間；
3、室內(nèi)空氣中的甲醛氣體在流動過程中濃度越來越小，因此催化劑涂布量隨著離光源距離的增加而減少，可以節(jié)約能源，降低成本；
4、此新型光催化反應(yīng)器不但能對室內(nèi)空氣中的甲醛氣體進行去除，還可去除其他空氣中的有害氣體，應(yīng)用廣泛；
5、此催化劑的原材料石墨烯是利用污水處理廠產(chǎn)生的污泥制備出來的，既解決了污泥難處置的問題，擴寬了污泥處置的市場，又能夠?qū)⑵渲瞥商幚須怏w污染的光催化材料，真正做到將放錯位置“資源”重新復(fù)位。
附圖說明
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；
圖中標號分別表示為：1-光源系統(tǒng)，2-反應(yīng)系統(tǒng)，3-采樣系統(tǒng)，4-LED燈，5-反射面，6-石墨烯，7-斜板，8-出氣口。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。但本實用新型的實施方式不限于此。
如圖1所示，該光催化反應(yīng)器系統(tǒng)包括光源子系統(tǒng)10、采樣子系統(tǒng)20、和反應(yīng)子系統(tǒng)30，所述光源子系統(tǒng)10設(shè)有LED光源101，反應(yīng)子系統(tǒng)30涂覆有石墨烯催化劑301，有害氣體經(jīng)采樣子系統(tǒng)20進入反應(yīng)子系統(tǒng)30，在LED光源101照射下，石墨烯催化劑301將有害氣體催化分解。
其中，光源子系統(tǒng)10還包括一橢圓反射面102，LED光源101置于該橢圓反射面102的焦點上，該橢圓反射面102的凹側(cè)朝向反應(yīng)子系統(tǒng)30；這樣除了光源自己發(fā)出的光線外，橢圓反射面102也會將接收到的光反射成直線進行傳輸。
反應(yīng)子系統(tǒng)30包括若干沿光照方向排布的斜板302，石墨烯催化劑301涂覆在斜板302朝向光照的一側(cè)；反應(yīng)子系統(tǒng)30呈圓柱形，若干斜板302在圓柱形內(nèi)沿軸呈螺旋狀分布；反應(yīng)子系統(tǒng)是光反應(yīng)器的核心區(qū)域，將制備好的石墨烯催化劑301涂布在斜板302上，斜板302沿軸呈螺旋狀均勻分布在圓柱筒中，使得氣體進入后能呈螺旋狀流動。沿軸方向看去，所有的材料能接收到光照，而由于反射壁的存在，也不會有光照死角。
繼續(xù)參照圖1，采樣子系統(tǒng)20內(nèi)置負壓抽氣或真空泵，室內(nèi)空氣中的甲醛氣體經(jīng)過采樣子系統(tǒng)20進入光源子系統(tǒng)10與反應(yīng)子系統(tǒng)30交匯處，采樣子系統(tǒng)處的橫截表面均勻分布細小孔隙，使得氣體進入反應(yīng)器內(nèi)能夠均勻分布。LED光源101經(jīng)過橢圓反射面102將接收到的光反射成直線進行傳輸。反應(yīng)子系統(tǒng)30內(nèi)，石墨烯催化劑301沿軸呈螺旋狀均勻分布在圓柱筒中，使得氣體進入后能呈螺旋狀流動。斜板302上涂布的石墨烯催化劑301的量根據(jù)距離采樣子系統(tǒng)30和LED光源101的遠近進行調(diào)節(jié)，可以迅速進行吸附降解反應(yīng)，在一定的停留時間內(nèi)，氣體流動到出氣口303時甲醛濃度低于室內(nèi)氣體標準中的限值，完成了氣體的凈化。
需要說明的是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，可以對本實用新型的技術(shù)方案進行修改或等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。