[发明专利]用于中试试验的多功能太阳能光催化废水处理装置

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，涉及一种广泛应用于各种光催化剂废水处理的中试测试试验研究，可在全天候条件下，适用多种负载形式光催化剂的太阳能光催化废水处理装置，具体涉及一种用于中试试验的多功能太阳能光催化废水处理装置。

背景技术

二氧化钛（TiO₂）光催化氧化技术自1972年被首次发现并应用于水的分解后，有关此项技术的研究随即广泛展开。1976年carey等人率先报导了紫外光照条件下TiO₂可将生物难降解的有机化合物多氯联苯有效降解；之后，作为一种新型水处理技术太阳能光催化氧化法因其具有绿色低能耗、降解彻底、对降解对象无选择性、降解过程易控制等优点，引起了水处理界的广泛重视，各国研究者开展了以光催化氧化技术处理水中污染物的广泛研究。经过近40年的发展，研究者们在太阳能催化剂的制备方面做了大量工作并取得了一系列成果。

光催化技术走向实际应用的关键问题之一是设计开发经济高效光催化反应器，光催化反应器的性能主要由光能利用效率和催化剂性能的发挥所决定。从光能的利用效率来看，复合抛物面型聚光器效率最高，能有效利用太阳光中的直射光和散射光，且不需要跟踪装置，具有较好的光学效率和相对较低的运行成本；催化剂性能的有效发挥主要取决于催化剂的存在形式，也就是采用何种反应器放置催化剂。目前使用的反应器为悬浮式催化剂反应器、镀膜式催化剂反应器和填充床式光催化反应器；悬浮式光催化剂反应器的优点是光催化剂能够与污染物充分接触，不存在传质的限制，但当提高催化剂的浓度时会造成悬浮液浑浊，影响到光的穿透，降低光效率，而且催化剂与液体分离困难，处理成本高昂。镀膜式催化剂反应器在光的照射下，将吸附在催化剂膜表面的污染物降解，矿化，它不需要对催化剂进行分离，但反应容易受到传质限制。填充床式光催化反应器不需要分离催化剂，传质效果好，但负载型催化剂颗粒之间的碰撞会造成催化剂的脱落。以上三种反应器各有技术优势，但同时存在不足，对于具体采用何种光催化剂反应器处理有机废水，仅通过三种反应器的特点分析来确定是不科学的。光催化反应效果是由光、固体催化剂和处理废液三相共同作用的，涉及的影响因素多，相互作用复杂，只有通过中试试验测定才能做出正确的判定。为此，开发一种多功能太阳光光催化废水处理装置用于试验测试光催化处理有机物废水的效果，确定选择催化反应的最佳工艺显得尤为迫切。

发明内容

为了克服现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种用于中试试验的多功能太阳能光催化废水处理装置，能够应用不同的光催化剂对有机废水进行处理，为选择有机废水的最佳处理工艺提供依据。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种用于中试试验的多功能太阳能光催化废水处理装置，包括测控系统以及依次连接成循环回路的水箱、离心泵和反应器；反应器包括采光板，采光板由并排设置的多块复合抛物面板组成，采光板上平行设置有数量与复合抛物面板数量相同的反应管，一根反应管对应一块复合抛物面板，每根反应管的轴线与对应的复合抛物面板的焦线重合；反应管的两端分别安装有反应管接头，相邻两反应管上的相邻的反应管接头密封连接；

反应管包括同轴设置的外管和内管，内管位于外管内，内管与外管之间形成环形空间，该环形空间为反应区域，内管内设有低压汞灯；低压汞灯和离心泵分别与测控系统相连接。

离心泵与反应器之间、按从离心泵到反应器的顺序依次设置有过滤器、压力表和流量计。

本发明光催化废水处理装置具有如下优点：

1）反应管的结构可适用于多种负载形式的光催化剂，通过采用不同负载形式的光催化剂，分别实现悬浮式、固定模式和填充式光催化反应，进行光催化降解性能测试，从而为确定最优的光催化反应形式提供依据。

2）复合抛物面反光板采用氧化铝纳米陶瓷材料制成，具有良好的自清洁和防尘功能，解决了复合抛物面反光板在户外条件下因灰尘覆盖而影响实际使用效率的问题。

3）采用可拆卸式反应管接头，使反应器中负载光催化剂装填容易，装置操作简单方便。

4）以低压汞灯作为辅助光源，在阴天和下雨天气同样能够达到良好的效率，可实现全天候测试运行。

5）通过检测系统对装置处理容量、水泵运行和灯管启闭进行自动控制。

附图说明

图1是本发明太阳能光催化废水处理装置的结构示意图。

图2是本发明太阳能光催化废水处理装置中反应器的结构示意图。

图3是图2的A-A剖视图。