[发明专利]一种气升式环流流化床光催化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及流化床反应器领域，尤其是一种用于处理挥发性有机污染物（VOCs）的气升式环流流化床光催化反应器。

背景技术

根据世界卫生组织（WTO，1989）的定义，挥发性有机化合物（Volatile organic compounds，简称VOCs）是一类熔点低于室温而沸点在50~250摄氏度之间的挥发性有机化合物。VOC广泛存在于我们生活之中，主要来源于各种涂料和粘合剂、人造板材、木器家具和油漆、塑料产品、地毯、皮革、油墨、燃料等。经检测新装修的室内含有100种以上的VOC，其中浓度较高的是甲醛、乙醛、苯、甲苯、氯代烃等，这些VOCs已被怀疑或确定为致癌物质或致胎儿畸形。当环境中含有较高浓度的VOCs，人们会感到如头痛、乏力、昏昏欲睡、眼睛干涩、呼吸道刺激等不舒服的感觉。因此，VOCs已经成为人类特别是城市生活的人类生病的主要原因之一。

为了解决VOCs给人们健康带来的恶劣影响，世界上许多国家制定了针对VOCs含量限制的法律法规。欧盟限制一定活动或设备安装中使用有机溶剂，限制油漆、室内和车内装饰中使用挥发性有机逸散的有机溶剂。美国限制油漆、粘合剂、溶剂、木业胶水中挥发有机物逸散。我国2002年1月1日正式实施的国家强制标准《GB18582-2001室内装饰装修材料内墙涂料中有害物质限量》对室内VOCs含量进行限制。但是，到目前为止我国装修后的室内VOCs含量特别是甲醛含量均超出国家标准数十倍之多。

当前关于VOCs的处理方法主要有吸附、燃烧、冷凝、湿式氧化、光催化氧化、生物处理等方法。吸附法需要消耗大量吸附剂，燃烧需要提供较多热量，冷凝需要提供超低温环境，湿式氧化法需要提供氧化剂，生物处理法需要培养合适的微生物。光催化是一种新的废气净化处理方法，光催化的原理是在光和催化剂的作用下产生羟自由基，羟自由基可分解VOC气体。光催化具有投资少、运行费用低、停留时间短、高效、稳定、反应彻底、无二次污染等优势而成为研究热点。吴亚西等利用UV/TiO2方法处理了室内空气中常见的苯系物、烷烃、醇、醚、醛和卤代烃类取得良好的降解效果（吴亚西，陈烈贤. 环境科学与技术, 2003,26:6-7）。关于光催化的研究中高效光催化反应器的设计与研究室光催化氧化技术工业化过程中需要解决的焦点问题之一。根据催化剂存在的形式不同，可将光催化反应器分为两类：一类是采用催化剂固定化技术的固定床反应器；另一类是采用粉末催化剂的悬浮式光催化反应器。流化床光催化反应器大都包括反应器壳体，反应器壳体内具有用于盛放对应的固体催化剂的反应腔，所述反应腔内设有光源，反应器壳体的顶部设有排气口，底部设有进气口，工作时，在所述反应腔内加入对应的催化剂，通过所述进气口对反应腔内供气使得催化剂达到悬浮状态，从而与对应的气体进行反应，反应后的气体从所述排气口排出。固定床反应器因催化剂固定于某特定位置而使催化活性明显小于流化床反应器，如张彭义等利用改性TiO2方法光催化处理甲苯，流化态下去除率达88%以上，将TiO2固定与玻璃、瓷砖、日光灯上，去除率仅能达到15%~30%（张彭义，梁夫艳，陈清. 环境化学，2003,24：53-58）。但流因光催化剂颗粒均较小甚至是纳米级，因此在现有的化床光催化反应器中使用时，极易被带出反应器壳体之外，这一方面造成了催化剂的浪费，另一方面也使得反应无法连续进行，降低了反应器的工作效率；因此，有人在所述流化床光催化反应器的反应腔内加入对应的分散液以防止催化剂被气体带出，加入分散液后，虽然有效地防止了催化剂被带出的问题的发生，但是，由于分散液的作用，使得固体催化剂分散不均、团聚及沉积的情况时有发生，这则从另一方面影响了反应器的反应效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气升式环流流化床光催化反应器，以解决现有的使用分散液的流化床光催化反应器的催化剂分散不均的问题。

为了解决上述问题，本发明的气升式环流流化床光催化反应器采用以下技术方案：一种气升式环流流化床光催化反应器，包括具有反应腔及进、出气口的反应器壳体，所述反应腔内设有光源，反应腔内立设有两端开口的导流筒，所述导流筒内于两端之间具有升流通道，导流筒的外壁面与反应器壳体的内壁面之间围成环形的降流通道，所述升、降流通道上、下端分别连通并形成循环通道，反应器壳体的进气口与导流筒的下端口正对设置且不大于导流筒的下端口，所述光源设于导流筒内。