[发明专利]一种光催化反应装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于环境保护中污水处理技术领域，涉及一种光催化反应装置及其应用。

背景技术

传统的水处理方法效率低、成本高、存在二次污染等问题，污水治理一直得不到好的解决。纳米技术的发展和应用很可能彻底解决这一难题。1972年，A.Fujishima和K.Honda在n型半导体TiO₂电极上发现了水的光电催化分解作用，TiO₂氧化活性较高，化学稳定性好，对人体无毒害，成本低，无污染，应用范围广，因而最受重视，是目前应用最广泛的纳米光催化材料，也是最具有开发前途的绿色环保型催化剂。

研究表明，纳米TiO₂能处理多种有毒化合物，可以将水中的烃类、卤代烃、酸、表面活性剂、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂、木材防腐剂和燃料油等很快地完全氧化为CO₂、H₂O等无害物质。但到目前为止纳米光催化TiO₂技术仍未在废水处理方面得到广泛应用，主要是因为纳米颗粒分离困难，没有简单适用的处理设备。

通过纳米颗粒在载体表面负载，可以解决颗粒分离的问题。但负载有纳米颗粒的载体浸泡于水中的时候，激发光必须透过较厚(往往是数厘米以上)的溶液才能照射到催化剂上。而事实上，无论是在紫外光区还是可见光区，有机物溶液(尤其是带色有机物废水)都会有不同程度的光吸收，这势必会引起激发光不同程度的光损失，使得到达催化剂表面的光强度下降，从而使得光生电子和空穴的产率下降，最终使得污染物的降解效率降低。

专利CN100509639C公开了一种斜板式光电催化反应器，可以获得较好的水相薄膜促进光催化反应，但灯置于斜板外侧，会有光的损失。同样，CN101774661A，CN102030387A，CN101993129A几个专利公开的方法都是将激发光源放置于催化剂负载板的侧面，会有光能的损失。为了提高降解效率，只能提高激发光源的功率，这样就增加了运行能耗。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种光催化反应装置。该装置的网状筒体轴向水平放置，使该网状筒体的下半部分置于待处理污水中，连续滚动，可以在网状筒体上形成较薄的液膜，网状筒体呈锥台形，有利于液体流动，网状筒体有多层，网状筒体的上部设有反光罩，以充分利用紫外光，并使得网状筒体的内外面都可以参与催化反应，扩大了反应面积。

本发明的另一目的在于提供一种光催化反应装置在污水处理中的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种光催化反应装置，包括至少一层网状筒体，所述网状筒体的表面负载有TiO₂涂层，所述网状筒体的两端均设有网状封头和空心轴，所述的空心轴内套有石英管，所述的石英管内设有紫外光源，所述的网状筒体轴向水平设置，且所述网状筒体的上部设有反光罩。所述反光罩罩住网状筒体的上部，没有被反光罩罩住的网状筒体的其余部分浸没在待处理的废水中。优选的反光罩罩住网状筒体的上半部分，网状筒体的下半部分浸没在待处理的废水中。

上述的光催化反应装置，其在于所述的网状筒体为锥台形，所述反光罩的形状与所述网状筒体的上部形状相吻合。锥台型网状筒体侧面的倾斜角度α为10°～20°。

上述的光催化反应装置，其在于所述的网状筒体为1～6层。优选为2～4层。更进一步优选为3层。

上述的光催化反应装置，其在于所述反光罩的内侧为镜面或涂有反光材料。

上述光催化反应装置在污水处理中的应用。

操作时，将网状筒体轴向水平设置在污水池中，将网状筒体的下半部分的尽量多的浸没在待处理污水中，打开紫外灯，由电机带动空心轴和网状筒体转动，转速在25～30转/分钟，网状筒体为多层时，各层的网状筒体可以以相同的速度转动，或通过多个电机或一个电机带动变速齿轮以不同的速度转动。

本发明的有益效果是：

装置的网状筒体连续滚动，可以形成较薄的液膜；锥台形网状筒体有利于液体流动形成液膜，而不是水滴，紫外光源置于网状筒体内部可以保证激发光不流失浪费。

试验证明：对于含金橙II浓度在100mg/L的废水，经过设有有三层网状筒体的该设备持续处理3h之后的出水金橙II的去除率达90％。

附图说明

图1是本发明装置的的结构示意图。

图2是设有反光罩的网状筒体的示意图。

图3是去除反光罩后网状筒体示意图。

图4是网状筒体内层结构示意图；