本实用新型涉及大气和水净化处理的环保技术领域，尤其涉及一种静电场辅助光催化反应装置。
背景技术：
以TiO2半导体材料为代表的光催化氧化技术是一种高效的深度氧化过程，其基本原理是光催化剂紫外光或者可见光激发生成氧化性极强的羟基自由基、超氧负离子等活性氧物种，能够有效地且无选择地将大气和水体中的卤代烃类、表面活性剂、染料、含氮有机物、抗生素、杀虫剂等迅速矿化为CO2、H2O和无机盐，从而解决石油、化工、农药、制药、印染等行业内有毒物质难降解的问题，是一种高效节能且应用前景广阔的绿色环境治理技术。与常规废水废气处理工艺相比，光催化氧化技术具有催化剂无毒，可以重复使用，再生容易，化学稳定性和耐光腐蚀性能好，不存在二次污染等优点。
目前，光催化氧化技术的研究中心主要集中在可见光激发的光催化剂的开发。开发应用于实际生产的水处理光催化反应装置仍然停留在实验室阶段，根本上没有解决光利用效率低和催化剂分离回收等制约其规模化应用的难题。根据催化剂的存在形态，光催化反应器可分为两大类，即悬浮型光催化反应器和负载型光催化反应器。悬浮型光催化反应器的优点是分散处理后的催化剂颗粒比表面积更大，有很强的吸附性能和更多的催化活性中心，光催化效率较高；缺点是颗粒间碰撞团聚导致表面活性中心减少，待处理水的悬浊液光穿透性差，光利用率不高，且催化剂超细粉末难于分离回收。负载型光催化反应器的优点主要解决了催化剂分离回收的问题，其缺点是负载型光催化剂可利用的活性中心大大减少，催化活性降低，光利用率下降，且光催化效率取决于载体的表面积，不易实现装置小型化。因此，研究开发适用于工业化光催化反应器就显得非常重要。
发展新型大规模可用于工业和商业应用的光催化反应器最重要的一个障 碍就是确立有效合适的光催化反应器的设计参数。为了克服这些障碍，反应器的参数必须要得到优化。光照因素是最重要的，因为它决定着反应器中处理液的处理效率。在光催化反应器中评价光源辐射和分配对于大规模处理反应液是很有必要的。扩大光催化反应器的效果就意味着要增加反应器内单位体积单位时间内吸收的光子的数量，可以更大效率的利用在光催化反应中产生的光生电子-空穴对。在优化反应器的过程中，除了要考虑像传统反应器中反应物-催化剂的接触面积、混合方式、传质速率、动力学研究、催化剂的位置、温度控制的因素，反应器的几何形状、光催化剂的类型、光源的利用效率等工程方面的因素也要考虑。
目前的反应器设计中存在以下问题：
①光转化效率低
不论光源外置还是内置，只有部分催化剂颗粒受到光激发，其他的催化剂会因为光强衰减而不能被光激发而发挥作用；光生电子和光生空穴复合快，不能全部用于表面活性羟基的生成，很大程度上制约了光催化效率的提高。
②催化剂表面传质效果差
普通浆式搅拌器分散效果差，颗粒在系统内的停留时间很难控制，催化剂颗粒容易沉积，表面传质能力大为降低；负载型催化剂受载体形状、流动型态、载体分布等因素的影响，光降解过程中颗粒表面的浓度极化现象很难消除。
③固液分离困难
由于催化剂颗粒极细，常规过滤介质根本无法截留固体粒子，固液分离会造成部分催化剂流失，增加处理成本。
④氧化物种少
光催化氧化过程中前置的氧化物种也是提高光催化效率的重要手段，最常见的方法增加曝气装置增加水中氧气含量，或者直接添加过氧化氢作为助催化剂。其缺点是曝气装置增氧能力有限，且会对流体造成扰动，对光催化形成不利的影响，而直接添加化学助剂无疑会大大增加处理成本。
⑤能耗高，一次性处理效率低
在光电催化中有曝气，紫外灯和电解电源，其会耗用大量电能。对高浓 度有机废水，一次性通过反应装置很难达到理想的处理效果。
技术实现要素：
本实用新型的目的是针对光催化反应器中存在的问题，提供一种光转化率高，传质效果好，光催化反应与固液分离一体化，能够连续运行，应用于工业生产的静电场增强型光催化反应装置，本实用新型所要解决的技术问题采用以下的技术方案来实现：
一种辅助静电场光催化反应装置，包括一外壳容器，在所述容器相向侧面上安装一对电极板，电极板通过导线与直流电源连接，电源最好为15V直流电源。在靠近电极板的容器内侧四个拐角分别安装有一对陶瓷滤芯和一对UV泵，所述陶瓷滤芯和UV泵沿容器底边对角线交错设置。陶瓷滤芯为过滤型中空柱状体，两个陶瓷滤芯开口端穿过容器底面通孔相互连通并连接到主管道，在主管道上分别设有空气压缩机、真空泵，真空泵位于空气压缩机下方，在空气压缩机与主管道连接的支管上安装有单向阀，在真空泵上方安装有截止阀。光催化反应过程中可以通过空气压缩机向陶瓷滤芯中充入压缩空气，在陶瓷滤芯表面形成微小的气泡群，不断快速鼓泡以实现反应容器内增氧，并且催化剂颗粒还不会堵塞陶瓷滤芯表面。反应结束后，真空泵将处理废水直接经陶瓷滤芯抽滤排出反应器，陶瓷滤芯外表面起到截留催化剂颗粒的作用，实现固液分离。固液分离后再次充入压缩空气将陶瓷表面的颗粒重新吹入反应器中，实现催化剂的循环使用。
UV泵吸入口位于反应器底面，排出口置于液面以下，在UV泵内部沿轴线安装有紫外灯管；转角循环泵固定安装在容器一侧面，其吸入口位于容器底面，顶部安装设置有成排喷水口的中空管状排水装置，中空管末端封闭，另一端与转轴连接，通过旋转转轴可以控制反应器内循环水在液面以下的喷射方向，从而形成有效的流体扰动。
所述UV泵将陶瓷滤芯侧的增氧悬浮液从底部吸入并向上垂直运动，从转角循环泵顶部的管状排水装置循环喷出的悬浮液呈水平流动，形成顶部错流扰动的混合状态，保证容器内的催化剂颗粒均匀分散，进入UV泵内的催化剂颗粒受到泵内紫外光的照射，容器前后两侧设置为透明材料且顶部开口可充 分利用太阳光自然照射，同时顶部开口可用于系统与外界的热交换，降低系统热量。
所述容器外壁应选择玻璃或者有机玻璃等光透过率好的材料，容器外形可以根据实际需要，为矩形、圆形或其他形状。
本实用新型的有益效果为：
1、采取双区错流结构设计，可以形成有效的流体扰动，避免颗粒沉积。紫外光照区催化剂颗粒沿封闭的紫外灯光源轴向流动，提高催化剂颗粒的受光激发几率，从而增强光催化效率。可见光区含有催化剂的悬浮液经泵驱动由装置顶部平行管流出，形成扰动作用使TiO2颗粒保持高度分散状态，并且多管路循环可以实现系统与外界之间的热交换，减少装置内部悬浮液的热量。
2、紫外光照区和可见光照区的外置静电场可以减小催化剂能隙，并且静电引力和斥力迫使光生空穴和光生电子复合，光生电子和空穴的分离能力提高，光降解时间大大缩短，大大提升了光催化剂的处理效率，有利于节能降耗。
3、外置静电场为电容装置，属于储能元件，几乎不消耗电能。
4、在光催化反应阶段，空气压缩机将压缩空气注入陶瓷膜过滤装置，在陶瓷管外壁形成致密微小气泡，增加水中氧气含量，提高催化效率，还可以实现反应后陶瓷膜的再生。反应结束后，陶瓷膜过滤装置作为固液分离装置，通过减压操作可以实现光催化剂和废水出水有效地分离，直接排出废水，不需要对催化剂进行回收处理。
5、光电催化、增氧与固液分离操作实现了一体化，不需要机械搅拌，附属部件少，操作简单，双区结构设计容易实现装置放大。
附图说明
图1为本实用新型示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
如图1所示，一种静电场辅助光催化反应装置，容器1为一矩形或圆形装置，在容器1相向侧面上安装一对电极板8，电极板8与直流电源10连接，直流电源10最好为15V直流电源，在容器1内侧四个拐角分别固定有一对陶瓷滤芯2和一对UV泵7，陶瓷滤芯2和UV泵7沿容器1底边对角线交错设置，陶瓷滤芯2为中空柱形体，其靠近容器1底面一端开口，在容器1底面上有对应通孔，两陶瓷滤芯通过一U形管道连接到主管道6，在主管道6上分别设有空气压缩机5、真空泵4，真空泵4位于空气压缩机5下方，在空气压缩机5与主管道6连接的支管上安装有单向阀，在真空泵4上方安装有截止阀，通过空气压缩机5向陶瓷滤芯中增氧，保证容器1内的催化剂颗粒物不堵塞陶瓷滤芯表面，固液分离后压缩空气再将陶瓷表面的颗粒重新吹入系统中，通过真空泵4将容器1内处理后的废水直接抽滤排出，并截留催化剂颗粒，实现固液分离。
UV泵7吸入口位于容器1底面，排出口靠近容器1上表面，在UV泵7内部沿轴线安装有紫外灯管，转角循环泵3固定安装在容器1一侧面，其吸水口位于容器1底面，排水口为一带有出水口的可旋转转轴并靠近容器1上表面，该转轴与水平杆9一端连接，水平杆9为中空柱体，另一端封闭，在水平杆9朝向容器1底面一侧设置有成排喷水口。
UV泵7将陶瓷滤芯6侧的增氧悬浮液从底部吸入并垂直向上运动，从转角循环泵3水平杆9上的喷水口喷出的液体流回容器1，形成顶部错流扰动的混合状态，保证容器1内的催化剂颗粒均匀分散，进入UV泵内的催化剂颗粒受到紫外灯管发出的紫外光照射，其他区域为可见光照射区，将容器1前后两侧设置为透明材料且顶部开口可充分利用太阳光自然照射，同时顶部开口可用于系统与外界的热交换，降低系统热量。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。