[实用新型]用于光催化反应研究的装置

说明书

技术领域

本实用新型装置涉及一种用于光催化反应研究的装置，主要用于光催化剂活性评价，降解污染物动力学研究，以及可作为水体中总有机碳(TOC)的测定。

技术背景

目前处理含有机污染物工业废水的降解、脱色等，主要采用物化(吸附法、膜分离法、萃取法等)加生物处理，主要缺点是处理需要的体积大，运行费用高，带来二次污染。作为高级氧化技术之一的光催化技术被认为是极具前景的水处理技术，但目前尚不能大规模应用。光催化降解技术实现工业化的关键之一是测定污染物光催化降解的反应动力学数据。目前的研究多数是检测污染物的表观降解动力学(不能完全代表彻底矿化的程度，只是说明本身被分解的情况)。同时存在不能获得在线数据，因此使动力学的数据不能完全真实地反应有机污染物的彻底降解情况。光催化反应因为动力学数据缺乏，给高效光催化反应器的设计带来很大困难，使光催化技术的工业化应用受到限制。

其次对光催化剂的催化活性没有统一的评价标准和规范，不同研究者所用装置相差很大，评价方法不同，不同实验室的实验结果没有可比性。使得很多研究者不得以做很多重复的工作，浪费人力财力，从而影响了光催化技术的发展。

发明内容

本实用新型装置的目的在于克服上述不足，提供一种结构简单、操作方便，能评价各种类型光催化剂的光催化活性的装置。

本实用新型装置通过以下方案实现：

一种用于光催化反应研究的装置，其特征在于：装置由空气预处理装置(1)、泵(2)、紫外光源(3)、光催化反应器(4)、检测器(5)、气体定量装置(6)、干燥装置(7)以及体系二氧化碳校正器(8)构成；泵(2)连续将反应器中无机碳类物质反应生成的二氧化碳气体送到干燥装置(7)和气体定量装置(6)后直接进入检测器(5)检测后排空，根据二氧化碳浓度等数据可测定无机碳。

光催化反应器，可以将粉末光催化剂置于反应腔中(或将固定化的光催化剂置于支架上)，紫外灯管置于反应器中部。当样品进入光催化反应器的反应腔后，先关闭紫外灯管的电源。根据二氧化碳的产生浓度对时间的曲线，进行动力学研究，可获得表观完全降解反应速率常数。评价光催化剂的光催化活性。

本实用新型的光催化反应器由聚四氟乙烯和石英玻璃管制造，其外型为圆柱型。

本实用新型的预处理装置(1)确保以固定低浓度二氧化碳的空气进入反应器及检测系统，消除背景二氧化碳浓度变化产生的误差。

本实用新型的光催化反应器及与检测器的管路连接，在线检测产生的二氧化碳。该光催化反应器适合粉末和片状(桶状)光催化剂的活性评价及污染物光催化降解动力学的研究。该光催化反应器可拆卸便于清洗。

本实用新型的加入(8)体系二氧化碳浓度校正器，确保动力学数据的准确性。

本实用新型的光催化反应器的底部设置三通法(1)，可为反应体系通气，并排放反应后的洁净水。

本实用新型的光催化反应器的顶部设有进样口(3)，和取样口(4)。

附图说明

图1为用于光催化反应研究的装置示意图。空气预处理装置(1)、泵(2)、光源(3)、光催化反应器(4)、检测器(5)，气体定量装置(6)，干燥装置(7)，体系二氧化碳校正器(8)。

图2为光催化反应器示意图。三通(充氧输入口，排液口)(1)，进样口(2)，取样口(3)，催化剂支架(4)，反应腔(5)，灯管(6)，和固定架(7)。

具体实施方案

本实用新型专利用于光催化反应研究的新型装置，通过空气预处理装置(1)的空气通过连续定量泵(2)泵入光催化反应器(4)，在光催化反应器(4)中加入待测的目标物质。打开紫外光源(3)，在紫外光及光催化剂(可以是粉末、固定化的催化剂)的作用下，将有机污染物氧化分解为二氧化碳，从光催化反应器

(4)出来的气体经过干燥装置(7)和气体定量装置(6)后直接进入检测器(5)检测后排空。根据二氧化碳的产生浓度对时间的曲线，进行动力学研究。计算总有机碳。评价光催化剂的光催化活性。