[实用新型]封闭式光触媒载体结构及其污染物处理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及对污染物流体进行过滤处理的光触媒处理器，更具体地指一种封闭式光触媒载体结构及其污染物处理系统。

背景技术

光触媒(如纳米二氧化钛)的光催化特性在1972年由日本藤屿昭教授发现，至今已得到广泛的研究和应用。光催化的基本原理是：当半导体氧化物(如二氧化钛)纳米粒子受到大于禁带宽度能量的光子(如紫外光)照射后，电子从价带跃迁到导带，产生了电子-空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，空穴与氧化物半导体纳米粒子表面的OH-反应生成氧化性很高的OH自由基，活泼的OH自由基可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和H2O等无机物。

光触媒应用中，最为有效的方式是直接利用紫外光源对光触媒进行照射。因为紫外线本身对人体有伤害，因此，把光触媒和紫外光源放置于一个具有一定体积的避免紫外线外泄的壳体中，是光触媒技术应用的一种重要形式。而光触媒一般是附载在一定的载体上，这样，在一定体积的载体中，其能被紫外线照射而使光触媒有效作用的紫外线照射比表面积的大小将成为光触媒式污染物处理系统有效性的关键。

现有的光触媒处理器中，常用的一些载体有泡沫金属、多孔陶瓷材料、铝蜂窝状过滤网、金属丝网、无纺布等，这些载体有很高的比表面积，但是，这些载体本身是有很多丝状、条状、块状、片装的小支块相互交错组合在一起的，这些丝状、条状、块状、片装的小支块相互重叠与阻隔，当利用紫外光线进行照射时，特别是在使用线(柱)状光源(如直型的紫外线灯管)时，在一般的结构布置方式下，实际上由于光的直线传播特点，只有最外侧靠近光源的部分小支块能被紫外光线照射到，而小支块的背光面、以及很多在这些被紫外光线照射到的小支块所形成的阴影中的其它小支块的表面是无法被紫外光线照射到，从而其上面的光触媒不能被有效激发而影响了系统的光催化效率，所以这些具有高比表面积光触媒载体上的光触媒被紫外线照射到的有效表面积却是很小的。因此，在一定的体积下，采用一般的结构布置方式，上述的载体无法再提供更多有效的能被紫外线照射到的表面积，形成该光触媒技术在实际应用中的一个难以突的瓶颈。

在已公开的一些技术及专利文献中，光触媒载体与紫外灯光源之间一般的结构布置方式主要有两种：(1)光触媒载体11做成圆柱状，紫外光源12布置在此圆柱载体的轴上，如图1所示；(2)光触媒载体11做成片状，在这些片状载体11的两侧布置紫外光源12，如图2所示。在这些布置方式下，根据上述的分析，光触媒载体的表面积是不可能被紫外光全部照射到的，同时，由于这些载体上存在孔隙，紫外光线可能穿透这些载体而浪费掉；因此，由于紫外光线的直线传播特点的存在，利用高比表面积的光触媒载体在这些布置方式下的效果依旧是相当于类似紫外线灯管照射于一个面上的效果，其有效照射面积与由这些载体所形成的实心形体的表面积很接近，即如圆柱体的内表面积，或矩形薄板的矩形面积。

因此，如何进一步提高光触媒载体的有效照射的比表面积一直是业界非常关注的，特别是在光触媒处理器的体积一定的情况下，再提高光触媒载体受紫外线照射的有效比表面积，则更为业界所关注。

本申请人针对传统的光触媒载体存在的有效照射的比表面积低的缺点，已经申请了有关专利，提供不同的薄板组合式光触媒载体结构，作为对污染物流体进行过滤处理系统的光触媒处理器中的部件：其中，专利申请号200610028079.4所揭示的薄板组合式光触媒载体结构是由数片薄板按一定的几何形状围绕紫外光源排列组合于一起，紫外光源位于该几何形状的中央位置，每一片薄板的表面均载有光触媒，各薄板之间留有供流体流动的间隙，称之为径向片状结构，请见图3和图4所示。专利申请号200610028181.4所揭示的薄板组合式光触媒载体结构是由数片薄板11沿紫外光源12的垂直轴线方向呈叠层状排列组合于一起，紫外光源12从数片薄板11的中间部位穿过，每一片薄板的表面均载有光触媒，各薄板之间留有供流体流动的间隙，称之为轴向片状结构，请见图5和图6所示。专利申请号200610028666.3所揭示的薄板组合式光触媒载体结构是由数片螺旋薄板11围绕紫外光源12的垂直轴呈螺旋状布置，螺旋薄板11的螺旋面沿紫外光源12垂直轴线方向相互错开有节距并形成供流体流动的间隙，称之为螺旋状结构，请见图7和图8所示。同时申请了专利，专利申请号200610029354.4，利用上述组合式光触媒载体结构进行模块组合，构成对污染物流体更为有效地进行处理，功能也更加强大，且便于产业化、标准化，称之为模块组合式系统，请见图9所示。