[发明专利]一种气相光催化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及一种气相光催化反应器，具体地讲就是可以方便地调节反应参数并在线检测被降解目标污染物浓度，研究气相光催化降解的过程的光催化反应器。

技术背景

现代社会文明的发展，严重破坏了人类的生存环境，如水污染、空气污染等。在众多污染中，空气污染是人们在日常生活中无法逃避的，特别是在某些特定的空间内，如新装修的居室内、剧院、体育馆、室内停车场等。对各类污染物的治理方法中，光催化技术自20世纪70年代初出现以来，以其低廉的成本、广阔的应用前景日益受到人们的关注。

光催化技术是一项复杂的系统工程，其技术关键包括：高效光催化剂的开发、光催化机理的探讨、光催化产物(中间产物)的检测、光催化反应器的开发等方面。现在研究比较多的是光催化剂的开发，每年公开发表的报道文献在千篇以上。光催化反应器是印证光催化剂性能的基础设备，公开报道很少。目前各研究小组都是采用自行搭建的简易光催化反应器来印证光催化剂光催化性能，而且一般为液相光催化反应器。在空气污染日益严重的今天，开发适宜于做气相光催化反应研究的气相光催化反应器显得尤为重要与迫切。

美国Cusson公司推出的P7510型汽车尾气催化反应装置，可用来测试催化剂的净化效能。测试过程中需要将催化剂置于蜂窝状陶瓷载体上，通过测试反应前后的气体浓度变化来得到催化剂的转化效率。但该设备是针对汽车尾气降解而设计的，并不具备光催化反应所需的光照条件。中国专利申请200710144672.X公开了一种用于测试材料降解尾气性能的实验装置，该实验装置采用透光的有机玻璃材料制成，可以利用太阳光来测试材料的光催化降解性能，并不能满足实际测试过程中改变光照条件的需要，且采用有机玻璃材料来制作反应器，无法摆脱气体吸附的影响。还有大量关于空气净化器的专利申请(如200620063049.2、200710143631.9、200711025356.0、03209081.1等)都是针对空气净化的目的，并不能满足测试光催化剂光催化降解性能的需要。

作为测试光催化剂光催化降解性能需要的气相光催化反应器，需要两方面的要求：1、能够方便的调节反应参数，如光照强度、光照波长、催化剂表面积s与被降解污染物体积v的比值等，并能够测试不同形态光催化剂的光催化降解性能，如粉末状、片状、膜状、块状等。2、能够快速在线检测被降解目标污染物的浓度，而不是传统的间隔采样、离线检测的方式。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气相光催化反应器，该反应器可以方便地调节反应参数和在线检测被降解目标污染物浓度。

本发明提供的气相光催化反应器，其特征在于：包括动力腔、检测腔、LED光源和至少一个反应腔，动力腔内设计有风扇，检测腔内活动安装有一个或二个以上的相同或不同类型的气敏传感器，反应腔的腔体为空心的n面体直棱柱，n为大于2的正整数，腔体内放置催化剂，LED光源活动安装在直棱柱的每个侧面，腔体采用透光材料密封；动力腔、检测腔和反应腔通过连接管道连接成闭合回路，该闭合回路上开有进气口和出气口。

本发明旨在提供一种可以方便地调节反应参数的气相光催化反应器，可以调节反应参数包括：更换催化剂种类、改变催化剂表面的光强、改变光源波长、改变催化剂表面积与体系体积的比值，测试不同形态(如粉末状、片状、膜状、块状)催化剂的光催化性能等，来研究气相有机污染物光催化降解的过程，并可以实现气相空气污染物的降解。本发明的另一主要特色是采用气敏传感器来在线检测气体浓度，而不需要借助间隔采样的方式来用其它手段(如气相色谱等)检测气体浓度。本发明的气相有机物光催化反应器采用的光源为LED光源。具体而言，本发明具有以下技术特点：

1.可以测试各种不同种类的催化剂和不同形式(如粉末状、片状、膜状、块状)催化剂的光催化性能。

2.整个反应器的各个部件均用金属材料加工制作时，对气体几乎不会产生吸附，这会极大的减小气相光催化氧化降解过程中由于吸附导致的系统误差，特别是对于模拟室内污染的ppm、ppb级测试，效果更为明显。

3.所选用的光源为LED光源，发热量极低，避免了传统高热紫外灯、卤素灯、氙灯等带来的温度影响等问题。

4.检测腔模块采用气敏传感器来在线实时检测各类被降解目标污染物、降解中间产物、完全降解产物(CO₂和H₂O)。

附图说明

图1是本发明设计的气相光催化反应器整体结构示意图。

图2是本发明设计的气相光催化反应器动力腔部分结构图。