一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置的制作方法

本发明涉及污水光催化处理技术领域，具体涉及一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置。

背景技术：

光催化在处理工业污水时展现出绿色、低碳、环保的技术优势，近年来备受瞩目。但光催化剂颗粒难以回收的问题一直是制约光催化工业化应用的瓶颈。近年来，磁性光催化剂的研发，为光催化剂的高效回收带来希望，成为光催化领域关注的热点。

光催化反应装置作为光催化反应的主体设备，磁性光催化剂的催化效率及其回收率取决于光催化反应装置是否高效可行。因此，光催化反应装置的设计和研制成为可回收磁性光催化剂走向实用化的关键步骤，目前已有部分涉及磁回收或光催化反应装置报道，但仍存在相应的不足，见以下参考文献：①中国发明专利名称为“一种磁助光催化污水处理装置”，申请号为：201310364769.7，此装置只适合对紫外光敏感的光催化剂，并且结构相对复杂；②中国发明专利名称为“磁絮凝反应器”，申请号：201010510752.4，此反应器只有絮凝沉降功能而不具备光催化降解功能。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种可实现光催化剂在水体中均匀分散，使催化剂充分利用光能进行光催化氧化反应，在施加磁场后简便回收光催化剂，实现光催化剂的循环利用的用于可回收磁性光催化剂的反应装置。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，包括暗箱、反应器、磁性光催化剂、电磁铁、曝气设备、石英冷阱、光源装置，反应器设在暗箱内，电磁铁固定在反应器下方，反应器内设有磁性光催化剂，且反应器顶部设有开口，石英冷阱和曝气设备的曝气端由反应器顶部的开口插入反应器内部，光源装置插入石英冷阱内。

进一步的，暗箱内设有支架，电磁铁固定在支架底部，反应器设在支架上。

进一步的，曝气设备包括：曝气管、增氧气泵和微孔气石；曝气管上端与暗箱内反应器外的增氧气泵相连，下端与位于反应器内的微孔气石连接。

进一步的，其中反应器侧方下部设置有排水口，与排水管连接，曝气管上端通过气体流量计与反应器外的增氧气泵相连。

进一步的，微孔气石材质为陶瓷材料。

进一步的，石英冷阱为中空结构，中空处由光源装置插入，石英冷阱上设有用来通循环水以保证反应体系恒温的进水口和出水口，进水口和出水口位于石英冷阱顶部两侧。

进一步的，所述反应器的材质为石英玻璃、普通玻璃或有机玻璃；反应器为圆柱体，上端开有三个口，分别放入一个石英冷阱和两个微孔气石；反应器的容积为5-50L；反应器的排水口上设有排水阀门，排水阀门为活塞式，排水阀门为玻璃或塑料材质。

进一步的，电磁铁通过螺丝固定在支架底部，连接电源，并由电源开关控制开启。

进一步的，石英冷阱为中间凹陷的中空结构，石英冷阱内壁与外壁之间的距离为0.5-1.5cm，石英冷阱底部直径为4-7cm，石英冷阱的总长度为8-20cm；支架为不锈钢支架；支架的总高度为10-30cm；曝气管和排水管材质为聚四氟乙烯；光源装置包括氙灯、汞灯或卤钨灯中的任意一种及其电源控制装置；氙灯、汞灯或卤钨灯的电功率为50-1000W；暗箱高度为30-80cm；暗箱正面设有拉门。

与现有技术相比，本发明技术方案的有益效果为：

（1）本发明采用微孔气石提供微细气泡，用于分散光催化剂及增加曝气，可以提高光催化剂的催化效率。

（2）本发明在底部设有磁场用于回收磁性光催化剂，可实现光催化剂的多次使用。

（3）本发明提供的装置结构简单、使用时简捷易行，而且制造成本低。

附图说明

附图1是本发明装置的示意图。

附图2是本发明装置的俯视图。

1-暗箱，2-石英冷阱，3-光源，4-支架，5-曝气管，6-增氧气泵，7-电磁铁，8-微孔气石，9-反应器排水口，10-电磁铁控制开关，11-磁性光催化剂，12-石英冷阱进水口，13-石英冷阱出水口，14-反应器，15-光源控制装置，16-气泵开关，17-气体流量计，18-排水阀门。

具体实施方式

下面结合附图1-2和具体实施例对本发明作进一步解说。

实施例1本发明提出的一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，包括暗箱1、支架4、反应器14、磁性光催化剂11、电磁铁7、增氧气泵6、曝气管5、微孔气石6、石英冷阱2、光源装置3，反应器14设在暗箱1内的支架4上，电磁铁7固定在支架4底部，电磁铁7位于反应器14下方，反应器14的顶部设有开口，磁性光催化剂11置于反应器内；曝气管5上端与反应器14外的增氧气泵相连，下端与位于反应器14内的微孔气石8连接，石英冷阱2和微孔气石8从反应器14顶部的开口插入反应器内部，光源装置3插入石英冷阱2内部。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，其中反应器14侧方下部设置有排水口9，与排水管连接，曝气管5上端通过气体流量计17与反应器14外的增氧气泵6相连。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，微孔气石8材质为陶瓷材料。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，石英冷阱2为中空结构，石英冷阱2上设有用来通循环水以保证反应体系恒温的进水口12和出水口13，进水口12和出水口13位于石英冷阱顶部两侧。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，所述反应器14的材质为石英玻璃、普通玻璃或有机玻璃。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，反应器14为圆柱体，上端开有三个口，分别放入一个石英冷阱2和两个微孔气石8。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，反应器14的标准容积为5-50L。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，反应器14的排水口9上设有排水阀门18，排水阀门18为活塞式，排水阀门为玻璃或塑料材质。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，石英冷阱2为中间凹陷的中空结构，石英冷阱2内壁与外壁之间的距离为0.5-1.5cm，石英冷阱2底部直径为4-7cm，石英冷阱2的总长度为8-20cm；支架4为不锈钢支架；支架4的总高度为10-30cm；电磁铁7通过螺丝固定在支架底部；并且电磁铁7通过电源开关控制；曝气管和排水管材质为聚四氟乙烯；光源装置包括氙灯、汞灯或卤钨灯中的任意一种及其电源控制装置15；氙灯、汞灯或卤钨灯的电功率为50-1000W；暗箱高度为30-80cm；暗箱1正面设有拉门。

实施例2一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置,工作方法包括以下步骤：（1）将磁性光催化剂加入到反应器中；

（2）关闭反应器的排水口和进气口；

（3）向反应器中加入待处理的污水；

（4）打开增氧气泵，通入空气搅拌使催化剂在水体中均匀分散；

（5）打开光源开始光催化反应；

（6）反应结束后，关闭气泵和进气口，打开电磁铁开关回收磁性光催化剂；

（7）待磁性光催化剂完全沉降至反应器底部后，打开排水阀门，通过排水管排去已处理的水；

（8）待反应器中的水排放完全后，关闭排水阀门；

（9）重复（1）-（8）操作步骤，可实现磁性光催化剂的多次循环使用。

实施例3一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，包括暗箱1、支架4、反应器14、磁性光催化剂11、电磁铁7、增氧气泵6、曝气管5、微孔气石8、气体流量计17、石英冷阱2、光源装置3；其中反应器14的侧方下部设置有排水口9，磁性光催化剂11与反应物混合均匀加入反应器内；曝气管5上端通过气体流量计17与增氧气泵6相连，下端与微孔气石8连接，微孔气石8材质为陶瓷材料；石英冷阱2和气石8从反应器的顶部开口插入反应器内部，石英冷阱2为中空结构，冷阱2顶部两侧设有进水口12和出水口13，用来通循环水以保证反应体系恒温；反应器14放在支架4上方，电磁铁7固定在支架4底部；光源装置3插入冷阱2内部，反应器排水口9与排水管连接。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，反应器14的材质为石英玻璃、普通玻璃或有机玻璃，反应器固定在支架4上面，反应器14为圆柱体，上端开有三个口，分别放入石英冷阱2和微孔气石8，反应器14的标准容积为5-20L，反应器14的排水口9上设有排水阀门18，阀门18为活塞式，阀门18材质为玻璃或塑料材质。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，石英冷阱2为中间凹陷的中空结构，石英冷阱2内壁与外壁之间的距离为0.5-1.5cm，冷阱2底部直径为4-7cm，冷阱2的总长度为8-20cm。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，支架4为不锈钢支架，支架4的总高度为10-30cm。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，电磁铁7通过螺丝固定在支架4底部，电磁铁7通过单独电源开关10控制。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，曝气管5和排水管材质为聚四氟乙烯。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，光源装置3包括氙灯、汞灯或卤钨灯中的任意一种及其电源控制装置15，氙灯、汞灯或卤钨灯的电功率为50-1000W。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，微孔气石8的材质为陶瓷材料。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，暗箱1高度为30-80cm，暗箱1正面设有拉门。

一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置，所述的磁性光催化剂11为可磁分离同时具有可见光催化活性的TiO2/ZnFe2O4复合磁性光催化剂。

实施例4一种用于可回收磁性光催化剂的反应装置的工作方法，所述方法包括以下步骤：使用该装置操作进行光催化反应，①将一定量的TiO2/ZnFe2O4复合磁性光催化剂11加入到反应器14中；②关闭反应器14的排水阀门18；③向反应器14中加入待处理的污水，污水量不超过反应器容积的2/3；④打开增氧气泵6，通入空气，使催化剂11在水体中充分分散；⑤打开光源装置3开始光催化反应；⑥反应结束后，关闭气泵6，打开电磁铁7电源开关10，回收磁性光催化剂11；⑦待磁性光催化剂11完全沉降至反应器14底部后，打开排水阀门18，通过排水管排去已处理的污水；⑧待反应器14中的水排放完全后，关闭排水阀门18。重复②-⑧操作步骤，可实现磁性光催化剂的多次循环使用。以上操作使催化剂充分分散在水体中从而提高光催化效率，结束反应后可通过磁场对磁性光催化剂进行回收，进而循环利用。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。