[发明专利]一种光热催化降解室内挥发性有机物的装置

说明书

一种光热催化降解室内挥发性有机物的装置，包括：催化反应室，包括中空壳体以及设置于壳体内的聚光元件，壳体上设有光线入射窗口、排气口以及温度探测孔，聚光元件装于中空壳体内，聚光元件的弧形反光面与光线入射窗口相对布置共同围成催化反应腔；催化剂固定部，设置于光线入射窗口内壁面的光线汇聚处；净化器，设置于催化反应室的中空壳体第一端部，净化器的进气口与催化反应室外部连通，净化器的出气口与中空壳体的催化反应腔连通；气流推动设备，设置于净化器的进气口处；以及温度调节装置，包括温控仪以及热电偶。本发明的有益效果是：在聚光太阳光光线下的光催化反应，不需要外加能源输入，降解效率高，具有很广阔的市场前景。

技术领域

本发明涉及一种光热催化降解室内挥发性有机物的装置，属于挥发性有机气体降解领域。

背景技术

化工产品的应用给我们的生活带来了很多方便，但也造成了一些不可避免的环境问题，如挥发性有机气体对空气的污染。这严重影响着人们的身体健康，而甲醛就是其中非常普遍而又影响较大的挥发性有机气体气体，甲醛的来源，如家具制品，木地板，服饰，汽车等。光催化降解甲醛等室内挥发性有机物，是人们利用太阳能降解有机气体的一个重要手段，利用光照射在光催化材料上产生具有氧化和还原性质的电子和空穴，从而将甲醛氧化为CO₂和H₂O。

太阳能占地球上总能源的99％，其取之不尽、用之不竭，对环境友好的特征使得科研人员不断探索高效利用太阳能。现阶段对太阳能的利用有太阳能光催化还原CO₂、太阳能光催化降解有机物、太阳能光伏发电、太阳能光热发电等。太阳能光催化主要是以利用紫外线为主，而紫外线占太阳能的比例比较少。光热利用这一方面也是粗略的利用太阳能的宏观能量。另一方面，普通的太阳能能量密度低，无法直接高效利用，而且一天当中，太阳不断运动，因此太阳能的利用环境也不稳定。

发明内容

本发明旨在一定程度上解决光照条件下，光催化剂上进行的光催化反应的反应速率慢、降解效率低的问题。这个问题的一方面是光催化材料的原因，金属氧化物半导体光催化剂只对特定波长的光具有响应，而这部分光线所占得太阳能比例非常少(仅3％)，所以可以发生有效光电转换的光线强度弱，另一方面，光照条件下产生的光生电子和空穴会出现复合现象，从而减弱光催化效果。

本发明所述的一种光热催化降解室内挥发性有机物的装置，其特征在于，包括：

催化反应室，包括中空壳体以及设置于壳体内的聚光元件，壳体上设有用于透光的光线入射窗口、用于排气的排气口以及温度探测孔，聚光元件装于中空壳体内，聚光元件的弧形反光面与光线入射窗口相对布置共同围成催化反应腔，用于将入射光线汇聚于催化剂固定部；

催化剂固定部，设置于光线入射窗口内壁面的光线汇聚处，用于固定催化剂；

净化器，设置于催化反应室的中空壳体第一端部，净化器的进气口与催化反应室外部连通，净化器的出气口与中空壳体的催化反应腔连通；

气流推动设备，设置于净化器的进气口处，用于推动聚光元件内气体流动；

以及温度调节装置，包括温控仪以及热电偶，其中温控仪的控制端口与热电偶的控制连接端电连接，热电偶插入温度探测孔内，用于测定并控制催化反应腔内的催化剂卡槽中催化剂的温度。

所述中空壳体底部配有底架。

所述中空壳体沿轴向分成催化段和过渡段，过渡段一端与净化器连通，另一端与催化段一体成型；所述催化段为空心长方体结构，其中催化段其中一壁面嵌装平面石英玻璃作为光线入射窗口，以供光线射入催化反应腔内。

所述聚光元件包括玻璃钢支撑曲面和弧形反光面，其中支撑架设置于中空壳体内，弧形反光面贴覆于玻璃钢支撑曲面表面，与光线入射窗口共同拼成催化反应腔；所述玻璃钢支撑曲面的横截面为抛物线，且抛物线的对称轴与光线入射窗口垂直，使得经弧形反光面反射的光线汇聚于光线入射窗口的中心轴处。