[发明专利]一种非平衡态光催化反应装置及其应用

说明书

本发明公开了一种非平衡态光催化反应装置及其应用，反应装置的反应器(1)上部设有第一支管(21)，下部设有第二支管(22)，第一支管(21)上设有多个气孔(10)，第二支管(22)上设有多个喷头(3)，第一支管(21)与空气压缩机(5)通过进气管(11)相连；第二支管(22)的入口与进水管(4)相连，进水管(4)与水泵(6)相连，反应器(1)底部设有出水管(7)；反应器(1)内设有紫外灯管和催化剂。本发明提供的光催化反应装置结构简单，气液两相在垂直方向以高速流动的状态逆流接触，液体与光源、催化剂涂层充分接触，增加了接触面积，提高了反应效率，适用各种光催化反应，尤其适用工业化处理高氨氮废水。

技术领域

本发明属于光催化反应技术领域，尤其涉及一种非平衡态光催化反应装置及其应用。

背景技术

光催化技术是一种高效清洁的水处理技术，由于其具有耗能低、环境友好、选择性低等显著优点，得到了水处理领域的广泛的重视和深入研究。Carey等首先报道了二氧化钛水溶液在紫外光的照射下可使多氯连苯完全脱氯去毒，开启了光催化作用于水处理领域的新篇章。此后，大量的深入研究表明：利用光催化技术不仅能够多种难降解有机污染物，同时具有很好的杀菌及抑菌功能，副产物少、毒害作用低。光催化技术在水处理领域展现出了诱人的前景，并被认为是当前最具有开发前景的水处理技术。但目前光催化反应存在光能利用率低，催化剂催化效率低的缺点。

申请号为201210413835.0的中国专利公开了一种以超声波雾化强化污水处理效果的光催化方法，将含光催化剂废水破碎成直径为微米级的液滴，在光源照射下，激发光催化剂产生光生活性物种催化氧化液膜中的污染物。该专利借助超声波雾化，提高光催化剂表面利用率，防止催化剂中毒。但超声雾化处理量小，雾化反应后搜集和液化过程效率低，不适用于工业化生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种非平衡态光催化反应装置及其应用。所述光催化反应装置能提高催化剂的催化效率和光源利用率，能有效提高反应速率，适用于废水的处理。

本发明的技术方案如下：一种非平衡态光催化反应装置，包括反应器1，所述反应器1上部设有第一支管21，下部设有第二支管22，第一支管21上设有多个气孔10，第二支管22上设有多个喷头3，第一支管21与空气压缩机5通过进气管11相连；第二支管22的入口与进水管4相连，进水管4与水泵6相连，反应器1底部设有出水管7；所述反应器1内部设有紫外灯管12和催化剂。

进一步地，所述第一支管21和第二支管22为直线状、弧线状、方形状、圆环状、平面螺旋状或立体螺旋状。

进一步地，所述第一支管21和第二支管22的距离不少于50cm，便于形成足够多的气泡。

进一步地，所述出水管7与水泵6、下一级反应器的储水罐相连，出水管7上设有电子阀8。

进一步地，所述反应器1侧壁设有排气管9，排气管用于排出气体，气体中会存在氨气以及未反应完的氨氮，故排气管通过管道通入到酸性溶液池或其他吸收材料中，氨氮被吸收后能够制成肥料。

进一步地，所述第二支管22上均匀设置1～5个喷头。

进一步地，所述反应器1内壁上设有催化剂涂层或反应器1中填充催化剂。

更进一步地，所述紫外灯管12和催化剂集成在支架中，所述支架包括设置在外部的催化剂托盘13和设置在内部的紫外灯管12，催化剂托盘13的底部及四周为网状，用于放置催化剂；所述支架顶部以及紫外灯管12与反应器盖连接。

更进一步地，所述催化剂托盘13具有多层，相邻两层催化剂托盘的距离为10～40cm；所述催化剂托盘13的横截面为多边形或圆形。

本发明第二方面，提供所述非平衡态光催化反应装置在处理废水中的应用。