[发明专利]光催化反应器和使用该反应器处理气体污染物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光催化反应器。更具体地，本发明涉及一种光催化反应器和使用该反应器处理气体污染物的方法，其中所述方法使用环境友好的光催化反应来分解和除去例如挥发性有机化合物(VOCs)、气味等的气体污染物，以及液体污染物。

背景技术

随着全球工业的快速发展，环境污染问题变得更加严重，需要对污染治理进行严厉调控。而且，污染源种类的多样化和新污染物的持续产生已经引发各种途径来更加有效地解决污染问题。

一个近来发展起来的方法包括使用光催化反应来处理污染物的方法，其相对不受温度、PH等的影响，而且不需要严格的处理条件。此外，使用光催化反应来处理污染物的方法可以使用例如太阳光等的清洁能源，因此具有环境友好和能量高效的优势。

当前使用的光催化反应将在后面做简单地论述。当来自太阳或任何其它光源的光能被施加到光催化剂时，电子和空穴在光催化剂中产生并迁移到光催化剂的表面。移动到光催化剂表面的电子和空穴与待处理的污染物接触，并引发化学氧化-还原反应，从而分解污染物分子。

使用光催化反应的有机污染物分解装置是环境友好的污染减轻装置，并具有巨大的发展潜力，因此对于光催化反应器的兴趣日益增加。

将常规的光催化反应器分为如图1所示的悬浮型光催化反应器和如图2所示的固定型光催化反应器。

悬浮型光催化反应器10是用于分解液体污染物的装置，如图1所示，其包括用于提供光能的光源11、用于容纳待进行污染物除去处理的流体14例如废水、染料溶液等的光反应处理罐12、和引入并分散在将要在光反应处理罐12中处理的流体14中的光催化粉末13。

悬浮型光催化反应器10可以在光催化反应中利用光催化粉末13的要大很多的表面积，从而与固定型光催化反应器相比具有高处理效率的优势。然而，在处理过程中，光催化粉末13并没有固定至例如挥发性有机化合物(VOCs)、气味等的气体污染物。因此，用悬浮型光催化反应器10来处理气体污染物是不可行的。

固定型光催化反应器20是一种分解液体和气体污染物的装置，并如图2所示包括用于供应光能的光源21、光反应处理罐22、和涂布且固定有光催化剂的光催化剂涂布管25，其中待进行污染物去除处理的流体26通过所述光反应处理罐22，且所述流体26包括例如VOCs、气味等的气体污染物和例如废水、染料溶液等的液体污染物。

光反应处理罐22包括进口23和出口24，其中将待处理的流体26经所述进口23引入，与光催化剂接触的流体26经所述出口24最终排出，使得经进口23引入的流体26与固定在光催化剂涂布管25上的光催化剂进行接触以被分解，然后经出口24排出。

由于在固定型光催化反应器20中，将光催化剂固定在光催化剂涂布管25上，不需要对光催化剂进行单独的回收。而且，即使在用于保持光催化剂与待处理的气体污染物之间的接触的密闭空间很小或待处理的流体26的流量很小的情况下，也可以处理气体污染物。但是，相比于悬浮型光催化反应器10，光催化剂的反应面积限制于光催化剂涂布管25的涂布面积。因此，当处理具有高流量和高流速的液体污染物和气体污染物时(例如，在工厂中)，光催化剂与气体污染物之间的反应时间很短，这使得污染物的处理困难，从而降低处理效率。

本发明通过以有效的、有效率的且环境友好的方式提供处理气体污染物的设备来克服当前的不足之处。

发明内容

本发明提供光催化反应器和使用该反应器处理气体污染物的方法，其中所述方法可以通过溶解气体污染物并使溶解的气体污染物与光催化剂反应来分解和除去气体污染物及液体污染物。

一方面，本发明提供光催化反应器，其包括：溶液罐，将待处理的含有气体污染物的流体通过进口供应到所述溶液罐中；安装在进口顶部的溶液注射器，其将气体污染物溶液注入到待处理的流体中，从而溶解流体的气体污染物；和接收气体污染物溶液的液体光催化处理装置，在其中溶解和液化来自溶液罐的流体的气体污染物，之后分解液化的气体污染物。

在一个实施方式中，光催化反应器还包括设置在溶液注射器底部的多孔填充剂，其增加流体的气体污染物与气体污染物溶液之间的接触时间。

在另一个实施方式中，光催化反应器还包括设置在液体光催化处理装置与溶液注射器之间的循环装置，其循环气体污染物溶液。

在又一个实施方式中，气体污染物溶液可以包括过氧化氢或溶解氧。