[实用新型]一种新型气固光催化反应器

说明书

本实用新型涉及一种新型气固光催化反应器，其特征在于：包括反应器(7)，在所述反应器(7)中部设置扁平的反应区(8)，在扁平的反应区(8)下部设有石英砂板(9)；反应器(7)的上端与上三通接头(3)以承插式密封连接；反应器(7)的下端与下三通接头(3‑1)以承插式密封连接。本实用新型提供的一种新型气固光催化反应器，设有石英砂板，催化剂装填方便，操作简单；反应区为扁平结构，能使催化剂变薄，催化剂用量变小，光照均匀，光照面积大大增加；实现气固光催化反应，达到气路与光路的有效结合的目的，实现反应气体与固体催化剂完全接触反应。

技术领域

本实用新型涉及化学反应装置领域，特别是一种涉及用于光催化、气固相催化、二氧化碳还原、光热催化、光催化合成、光催化降解有机物、催化降解有害气体(VOCs、NOx、Sox、乙醛、甲醛等)、热催化、光化学等领域的新型气固光催化反应器。

背景技术

光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应，就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量，在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活跃的研究领域。

光催化氧化技术利用光激发氧化将O₂、H₂O₂等氧化剂与光辐射相结合。光降解通常是指有机物在光的作用下，逐步氧化成低分子中间产物最终生成CO₂、 H₂O及其他的离子如NO₃^-、PO₄^3-、Cl^-等。有机物的光降解可分为直接光降解、间接光降解。前者是指有机物分子吸收光能后进一步发生的化学反应。后者是周围环境存在的某些物质吸收光能成激发态，再诱导一系列有机污染的反应。间接光降解对环境中难生物降解的有机污染物更为重要。利用光化学反应降解污染物的途径，包括无催化剂和有催化剂参与的光化学氧化过程。前者多采用氧和过氧化氢作为氧化剂，在紫外光的照射下使污染物氧化分解；后者又称光催化氧化，一般可分为均相和非均相催化两种类型。均相光催化降解中较常见的是以Fe²⁺或Fe³⁺及H₂O₂为介质，通过photo-Fenton反应产生·OH使污染物得到降解，非均相光催化降解中较常见的是在污染体系中投加一定量的光敏半导体材料，同时结合一定量的光辐射，使光敏半导体在光的照射下激发产生电子-空穴对，吸附在半导体上的溶解氧、水分子等与电子-空穴作用，产生·OH等氧化性极强的自由基，再通过与污染物之间的羟基加和、取代、电子转移等式污染物全部或接近全部矿化。

现在实验室常用的光化学管式反应器，都是采用高硼硅玻璃或石英玻璃做成的反应器来实现实验，主要是为了方便透光、也不易产生反应过程的污染。反应器大都为一根石英直管，两端采用胶塞密封。实验开始，先要在反应器底部胶塞插入测温电偶，调节热偶长短，使热偶顶端位于反应器反应区内；再在反应区下部装填石英砂等惰性物质做支撑；然后填入催化剂，盖上顶部胶塞；最后外连各个管路。此反应器优点结构简单，价格低廉。缺点催化剂装填十分麻烦；底部惰性材料粉末容易堵塞后续管道；惰性材料粉末易造成催化剂污染，不容易回收；测温热偶无法固定，测温触点固定在反应器中心；催化剂太厚，光线无法照射到径向中心区域，光照不均匀；催化剂的实验用量大，催化剂利用率低，而科研领域中新催化剂一般都制作不易或价格昂贵；胶塞外连管路极不方便，且杂乱无章不规范；胶塞密封不能承压，尤其底部胶塞承受填料重量容易松动漏气；密封的胶塞很厚，反应器顶部扎针注液困难。

有鉴于上述现有反应器存在的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的光化学石英反应器，使其更具有实用性。

实用新型内容