[发明专利]一种聚光强化型太阳能光催化反应器

说明书

本发明公开了一种聚光强化型太阳能光催化反应器，包括两组平行且形成高度落差的槽式聚光反应装置，槽式聚光反应装置中的石英玻璃反应管置于槽式聚光镜的聚焦位置处并用支架支撑；定日跟踪系统连接并支撑槽式聚光镜；两组槽式聚光反应装置之间，分别通过冷却管和循环管连接，形成闭合循环通路；循环管的低位端设置开口并连接给料管，给料管依次连接给料泵和反应液容器；循环管的高位端设置开口并连接三通接头，分别连接缓冲稳压罐和采样管。本发明通过利用石英玻璃反应管的优良透光性、定日跟踪系统的特点、槽式聚光镜的聚光作用以及反光罩的二次补光作用，提高了对太阳光的综合利用效率，为光催化反应提供了足够的太阳光光照强度。

技术领域

本发明涉及一种聚光强化型太阳能光催化反应器，用于液体有机污染物的光催化降解，属于光催化技术领域。

背景技术

环境和能源是直接影响人类生存和发展的重大问题。近年来，随着我国经济的快速发展和人民生活水平的提高，大量有毒、难降解的污染物如化学药剂、农药、重金属以及亚硝酸盐等进入环境，尤其是水资源，导致严重水质污染。目前对难生化降解的有机废水，由于技术、经济等原因，仍缺乏有效的治理手段。光催化作为一种最有希望解决环境和能源问题绿色技术之一，不仅可在环境领域应用，如利用光能降解环境中的有机和无机污染物和实现污水处理，而且也可以应用于能源领域，如脂肪酸光催化脱羧生成少一个碳原子的烷烃及光催化水分解制氢能。因此光催化技术及其装置的研究成为目前研究的重点。

而太阳光是一种取之不尽、用之不竭的能源，阳光中有4%～6%的光能激发催化剂，如果能将这部分光用于光催化反应，该技术将有很大的实际应用潜力。我国地域辽阔，年日照时间大于2000h的地区约占全国国土面积的2/3，处于利用太阳能较有利的区域内,近年来，国内外对太阳能光催化技术在各污水处理、有机物降解方面取得了一定的成果，而合理地设计光催化反应器是光催化技术开发的关键影响因素之一。目前国内外关于不同太阳能光催化反应器开发设计比较活跃，但光催化反应器仍存在光源利用效率和传质效率低、装置复杂、受光强度不均等问题，这将制约光催化反应器技术的开发，同时反应器是否适用于实际应用或者大批量处理仍然是考虑的问题。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供了一种聚光强化型太阳能光催化反应器，采用多种措施增强太阳光的光照强度和利用率，以强化的太阳光作为光催化反应的光源，并提供其他有利的光催化反应条件，从而使光催化反应高效进行。

本发明采用的技术方案：一种聚光强化型太阳能光催化反应器，主要包括两组平行且形成高度落差的槽式聚光反应装置，所述槽式聚光反应装置主要包括石英玻璃反应管、槽式聚光镜、定日跟踪系统和支架；石英玻璃反应管置于槽式聚光镜的聚焦位置处，并用连接石英玻璃反应管和槽式聚光镜的支架支撑；定日跟踪系统连接并支撑槽式聚光镜；两组槽式聚光反应装置之间，一端通过冷却管连接同侧的两根石英玻璃反应管，另一端通过循环管连接同侧的两根石英玻璃反应管，形成闭合循环通路；循环管的低位端设置开口并连接给料管，给料管依次连接给料泵和反应液容器；循环管的高位端设置开口并连接三通接头，三通接头的另外两端分别连接缓冲稳压罐和采样管。

进一步优化的，所述石英玻璃反应管的上方设置反光罩，并用连接反光罩和石英玻璃反应管的支架支撑。

进一步优化的，所述反应液容器内设置搅拌装置；进一步优化的，所述搅拌装置为悬臂式搅拌器。

进一步优化的，所述冷却管为蛇形冷却管。

进一步优化的，两组槽式聚光反应装置之间的高度落差为5-100cm；所述槽式聚光镜的聚焦倍数为20-100。

进一步优化的，石英玻璃反应管与冷却管及循环管的连接处采用金属波纹管固定。因为利用金属波纹管具有的弹性作用，可以解决受高温应力效应导致石英玻璃反应管端口撕裂的问题，使石英玻璃反应管在微正压条件下正常使用。