专利名称：一种气固流化床光催化设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种气固流化床光催化设备，具体是一种具有传热、传质效率高，易实现大规模处理和连续操作，能更好地实现反应物、催化剂与入射光的充分接触，提高光催化效率等优点的气固流化床光催化设备。
背景技术：
反应器的结构可分为固定床和流化床，目前的研究大多采用固定床，它存在入射光不能穿透床层内部，光利用率不高，所占空间大，处理规模小，不能连续操作，光催化效率低等缺陷。
发明内容
本发明的目的在于针对已有技术存在的缺点，提供一种气固流化床光催化氧化设备。本发明是一种气固流化床光催化装置，主要通过采用气固流化床反应器替换固定床，解决固定床的光利用率不高、光催化效率低等缺点，从而实现连续进行污染物的处理、连续操作、光利用率高、光催化效率高的过程。
为达到上述目的，本发明采取了如下技术方案一种气固流化床光催化设备，包括气固流化床1及光源2，气固流化床1具有环状结构，由外管5及内管6构成，光源2垂直置于内管6的中心；在内管6的底端设有分布板7；外管5的底部设有气体进口4，顶部设有气体出口3。
气固流化床1的外管5具有层状结构，底层具有圆锥状结构，圆锥的底端为气体进口4；中间层及顶层具有圆柱状结构，顶层圆柱的管径大于中间层圆柱的管径。
内管与外管皆为石英管，内管与外管之间的环形区为反应区，其间填充TiO2/硅胶催化剂。
内管底端的分布板所用的材料为G1砂芯板，光源2为紫外光灯。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果本发明的气固流化床光催化氧化系统，流化床中催化剂的剧烈运动提高整个床层的传质效率，催化剂的受光照表面也会由于催化剂的运动而增多，提高光的利用率，该系统可在加热和通入高速气体的情况下发生光催化反应，从而使催化剂再生，实现连续操作，克服了固定床反应器的入射光部能穿透床层内部、光利用率不高、所占空间大、处理规模小、不能连续操作、光催化效率低等缺陷。
说明书附1为本发明的结构示意图；图2为实施方式中的流化床光催化氧化甲苯工艺流程图。
具体实施例方式
以下结合说明书附图来对本发明作进一步说明。
本发明的气固流化床光催化装置的结构如附
图1所示，包括气固流化床1及光源2，气固流化床1具有环状结构，由外管5及内管6构成，光源2垂直置于内管6的中心；在内管6的底端设有分布板7；外管5的底部设有气体进口4，顶部设有气体出口3。
气固流化床1的外管5具有层状结构，底层具有圆锥状结构，圆锥的底端为气体进口4；中间层及顶层具有圆柱状结构，顶层圆柱的内径大于中间层圆柱的内径。
在本实施方式中，内管6的管径为39mm，外管5顶层的管径为60mm，中间层的管径为49mm。
内管与外管皆为石英管，内管与外管之间的环形区为反应区，其间填充TiO2/硅胶催化剂。
内管底端的分布板所用的材料为G1砂芯板，光源2为紫外光灯。
本发明的工作原理为气体由底端的气体进口以一定速率一定浓度进入流化床，经过分布板后，进入环形反应区，由于气体有一定速率，就使得环形反应区内的催化剂运动，逐渐形成流态化，气体在一定的紫外光强度照射下与流态化的催化剂充分反应后，得到降解，从顶端的气体出口排出。
在本实施方式中，以钛酸丁酯为前驱物，在乙醇中水解、缩合，使溶液经溶胶-溶剂化过程得到溶胶，这种方法工艺较为简单，条件温和，分布均匀，可将纳米二氧化钛的制备与负载一次完成，是目前最为常用和具有前景的方法。
为了满足实际的光催化反应要求，通常将利用热、超声波或微波等形式的能量，把载体的微孔结构扩大，使催化剂进入孔中均匀分布并在载体上固定下来，构成复合催化剂，或制成光催化膜，从而克服悬浮颗粒催化剂难于回收，不利于工业应用的缺点。硅胶是较为常见的流化床填料之一，其流化性能较好，易于与二氧化钛结合，且价廉易得，因此本实验中用其作纳米二氧化钛的载体。
如附图2为流化床光催化氧化甲苯工艺流程图，图2中钢瓶内空气分三部分，一部分直接进入缓冲瓶，一部分通入甲苯瓶形成甲苯混合气进入缓冲瓶，一部分通入水瓶形成湿润空气进入缓冲瓶。各支管的气体流量由各阀门调节，由流量计显示流量。缓冲瓶内混合气体由反应器底部进入，经过催化剂层后由顶部排出。在反应器的进、出口旁路采样口处分别抽取气样，由GC900A型色谱分析仪分析得出进出口处混合气甲苯色谱图，进而得出甲苯的降解率。
本实施方式中，用初始浓度为60mg·m-3的甲苯气体，它通过床层的表观气速为4.0cm·s-1，紫外光强度为15W，在此条件下，甲苯的转化率可达97.2％。
权利要求
1.一种气固流化床光催化设备，包括气固流化床(1)及光源(2)，其特征在于气固流化床(1)具有环状结构，由外管(5)及内管(6)构成，光源(2)垂直置于内管(6)的中心；在内管(6)的底端设有分布板(7)；外管(5)的底部设有气体进口(4)，顶部设有气体出口(3)。
2.根据权利要求1所述的气固流化床光催化设备，其特征在于气固流化床(1)的外管(5)具有层状结构，底层具有圆锥状结构，圆锥的底端为气体进口(4)；中间层及顶层具有圆柱状结构，顶层圆柱的管径大于中间层圆柱的管径。
3.根据权利要求1所述的气固流化床光催化设备，其特征在于气固流化床(1)的内管(6)与外管(5)之间的环形区为反应区，其间填充TiO2/硅胶催化剂。
全文摘要
本发明公开了一种气固流化床光催化氧化设备。该设备为气固流化床光催化装置，气固流化床反应器为环形，由两个石英管组成，小的石英内管位于大的石英外管的中心，环形区为反应区，其间填充TiO
文档编号B01J8/24GK1623645SQ20041005198
公开日2005年6月8日 申请日期2004年10月29日 优先权日2004年10月29日
发明者张小平, 叶代启, 孔丽春 申请人:华南理工大学