专利名称：气固相固定床光催化反应器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于挥发性有机化合物处理技术领域，具体涉及一种气固 相固定床光催化反应器。
背景技术：
VOCs是挥发性有机化合物的总称，是室内、室外空气中普遍存在的 影响空气质量的一类污染物。VOCs的工业来源，如石油化工、炼油、炼 焦、煤气、电子产品生产厂、喷涂厂、鞋厂、油漆业、化肥、制药及皮革 制造等行业所排出的有机溶剂等。VOCs的危害主要表现在以下两个方面， 一是大多数VOCs对人的眼、鼻、呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内 脏及神经系统产生有害影响，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变。 二是VOCs可破坏大气臭氧层，产生光化学烟雾及导致大气酸性化。因此 VOCs的污染控制已成为环境科学中直接关系到人体健康乃至全球变化的 重要研究领域。
近年来半导体光催化技术在处理VOCs方面显示了良好的应用前景。 光催化反应器是光催化技术有效运用的核心部分之一。光催化氧化技术具 有可在常温常压下进行、能量消耗低、对污染物的降解效率高、同时可降 解多种污染物等特点，因此光催化将是一种很有应用前景的环境治理手 段。已报道的处理VOCs的光催化反应器有固定床式和流化床式，其中流 化床光催化反应器是利用颗粒状光催化剂在反应器中流态化，以提高气固 相接触来提高反应效果。但该种反应器存在能耗较高的缺点，并且在反应 的过程中对催化剂的磨损严重。固定床光催化反应器则具有反应效率高等 特点，近年来被广泛应用。但目前固定床光催化反应器仍存在着一些缺陷，如光照面积有限，催化剂与光源的接触面积小，紫外光利用率不高，光照 的强度不均匀，存质效率较差，以及催化剂不易重复使用等。因而对于目 标化合物的处理效率较低，不利于调控各种影响降解过程的参数等。所以， 气固相光催化反应器的设计，首先要解决的问题是既要达到流化床光催化 反应器的传质效率，又要有负载化催化剂的分离效果，可操作性强，同时 兼顾光源的分布和利用率，避免反应器内部流体出现短流问题。
实用新型内容
本实用新型为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种结构合 理、传质效率高、降解效率好的气固相固定床光催化反应器。
本实用新型的目的通过以下的技术方案实现本气固相固定床光催化 反应器，其特征在于包括反应器本体、光源系统、网状支撑板、折流式 支架、光催化剂床层、进气系统、湿度控制系统、调速风扇和出气系统， 所述光源系统、网状支撑板、折流式支架和调速风扇位于反应器本体内， 光催化剂床层放置于折流式支架上，进气系统通过湿度控制系统进入反应 器本体，反应器本体连通出气系统。
所述调速风扇位于反应器本体底部，网状支撑板位于调速风扇上面， 折流式支架可移动地放置于网状支撑板上，进气系统通过湿度控制系统进 入反应器本体的下部，反应器本体的上部连通出气系统。
所述折流式支架包括支架本体、插槽、插槽固定旋钮、滑轮和支架固 定旋钮，光催化剂床层放置于插槽内并通过插槽固定旋钮固定，滑轮设于 支架本体底部。
所述折流式支架为四个。
所述网状支撑板设有两组双滑道，滑道设有滑轮固定装置，滑轮与滑 轮固定装置配合，折流式支架可在滑道上滑行。
所述光源系统为主发射波长为365nm的紫外线灯，反应器本体内的中 央设置一盏，周边对称设置四盏。所述进气系统的进气管道设有进气取样口 。 所述出气系统的出气管道设有出气取样口。
所述反应器本体是一个不锈钢的圆筒形容器，顶部开口并设有密封 盖，密封盖利用螺栓及密封垫片与反应器本体进行连接。
所述光催化剂床层的载体为玻璃、不锈钢板、不锈钢网、泡沫镍、钛 板或者钛网。
本气固相固定床光催化反应器的工艺流程如下
预先将折流式支架拉至竖直，插入并固定光催化剂床层，调整好所需 的折流式支架的角度及距光源的距离，盖紧密封盖。开启紫外线灯，废气 由进气系统通过湿度控制系统进入反应器本体的下部。底部调速风扇的气 流可通过网状支撑板的网孔，有助于气体的定向流动并使气体充分混合均 匀。气体流通道中设置四个可调的折流式支架以固定光催化剂床层，使得 吸附在光催化剂床层上的污染物在紫外光的照射下被光催化降解成无毒 物质(二氧化碳、水和简单的无机物)，净化后的空气经出气管道直接排 出。 '
本实用新型相对于现有技术具有如下的优点
1、 本气固相固定床光催化反应器是一种高效处理VOCs的光催化降 解装置，反应器紫外线灯分布均匀，反应器本体内的中央设置一盏，内壁 周边可根据需要对称设置多盏，使光催化剂床层得到充分光照，大大提高 光催化剂的利用率。
2、 在反应器中使用折流式支架，结构简单，光催化剂床层的更换方 便，也方便调整合适的光催化剂床层的角度，折流式支架在滑道上滑行更 方便调整光催化剂床层与紫外线灯的距离，使气体流过反应器中的光催化 剂床层能更有效的接触。
3、 当四个折流式支架全部竖直时，光催化剂床层可形成密闭导流筒， 在调速风扇的作用下，从底部调速风扇形成的气流在折流式支架的导流用下强制上升，并使得大部分气流从折流式支架顶部溢出，进而从四面折 流式支架外部区域反向扩散到反应器底部，在风扇的作用下气体被再次进 行提升，可连续有效地进行反应，在折流式支架的内部和外部形成了不断 的气体内循环，增加了气体在光催化剂表面的传质效率，同时增加气体的 停留时间，大大提高光催化降解挥发性有机污染物的效率。
本反应器既可进行静态模拟研究，也可放大用于生活的室内空间及室 外污染源附近的有机废气的光催化消除。
图1为本实用新型的一种气固相固定床光催化反应器的结构示意图。
图2为图1中的折流式支架的结构示意图。
图3为图1中的网状支撑板的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
如图l所示的气固相固定床光催化反应器，包括反应器本体3、光源 系统4、网状支撑板6、折流式支架5、光催化剂床层8、进气系统ll、湿 度控制系统IO、调速风扇7和出气系统12，所述光源系统4、网状支撑板 6、折流式支架5和调速风扇7位于反应器本体3内，光催化剂床层8放 置于折流式支架5上，进气系统11通过湿度控制系统10进入反应器本体 3的下部，反应器本体3的上部连通出气系统12。调速风扇7位于反应器 本体3底部，网状支撑板6位于调速风扇7上面，折流式支架5可移动地 放置于网状支撑板6上。
折流式支架5为四个，折流式支架5包括支架本体5-l、插槽5-2、 插槽固定旋钮5-3、滑轮5-4和支架固定旋钮5-5，光催化剂床层8放置 于插槽5-2内并通过插槽固定旋钮5-3固定，滑轮5-4设于支架本体5-1 底部。
网状支撑板6设有两组双滑道6-2，滑道6-2设有滑轮固定装置6-3，
7滑轮5-4与滑轮固定装置6-3配合，折流式支架5可在滑道6-2上滑行。
光源系统4为主发射波长为365nm的紫外线灯，反应器本体3内的中 央设置一盏，周边对称设置四盏。
进气系统11的进气管道设有进气取样口 9。出气系统12的出气管道 设有出气取样口 2。
反应器本体3是一个不锈钢的圆筒形容器，顶部开口并设有密封盖1, 密封盖1利用螺栓及密封垫片与反应器本体3进行连接。
光催化剂床层8的载体为玻璃、不锈钢板、不锈钢网、泡沫镍、钛板 或者钛网。
本气固相固定床光催化反应器的工艺流程如下
预先将折流式支架5拉至竖直，插入并固定光催化剂床层8，调整好 所需的折流式支架5的角度及距光源的距离，盖紧密封盖1。开启紫外线 灯，废气由进气系统11通过湿度控制系统10进入反应器本体3的下部。 底部调速风扇7的气流可通过网状支撑板6的网孔，有助于气体的定向流 动并使气体充分混合均匀。气体流通道中设置四个可调的折流式支架5以 固定光催化剂床层8，使得吸附在光催化剂床层8上的污染物在紫外光的 照射下被光催化降解成无毒物质(二氧化碳、水和简单的无机物)，净化 后的空气经出气管道直接排出。
上述具体实施方式
为本实用新型的优选实施例，并不能对本实用新型 的权利要求进行限定，其他的任何未背离本实用新型的技术方案而所做的 改变或其它等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。
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权利要求1、气固相固定床光催化反应器，其特征在于包括反应器本体、光源系统、网状支撑板、折流式支架、光催化剂床层、进气系统、湿度控制系统、调速风扇和出气系统，所述光源系统、网状支撑板、折流式支架和调速风扇位于反应器本体内，光催化剂床层放置于折流式支架上，进气系统通过湿度控制系统进入反应器本体，反应器本体连通出气系统。
2、 根据权利要求l所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于 所述调速风扇位于反应器本体底部，网状支撑板位于调速风扇上面，折流 式支架可移动地放置于网状支撑板上，进气系统通过湿度控制系统进入反 应器本体的下部，反应器本体的上部连通出气系统。
3、 根据权利要求2所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于 所述折流式支架包括支架本体、插槽、插槽固定旋钮、滑轮和支架固定旋 钮，光催化剂床层放置于插槽内并通过插槽固定旋钮固定，滑轮设于支架 本体底部。
4、 根据权利要求3所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于 所述折流式支架为四个。
5、 根据权利要求4所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于: 所述网状支撑板设有两组双滑道，滑道设有滑轮固定装置，滑轮与滑轮固 定装置配合。
6、 根据权利要求l所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于:所述光源系统为主发射波长为365nm的紫外线灯，反应器本体内的中央设 置一盏，周边对称设置四盏。
7、 根据权利要求l所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于:所述进气系统的进气管道设有进气取样口 。
8、 根据权利要求l所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于:所述出气系统的出气管道设有出气取样口。
9、 根据权利要求l所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于: 所述反应器本体是一个不锈钢的圆筒形容器，顶部开口并设有密封盖，密 封盖利用螺栓及密封垫片与反应器本体进行连接。
10、 根据权利要求1所述的气固相固定床光催化反应器，其特征在于: 所述光催化剂床层的载体为玻璃、不锈钢板、不锈钢网、泡沫镍、钛板或 者钛网。
专利摘要本实用新型公开了一种气固相固定床光催化反应器，包括反应器本体、光源系统、网状支撑板、折流式支架、光催化剂床层、进气系统、湿度控制系统、调速风扇和出气系统，所述光源系统、网状支撑板、折流式支架和调速风扇位于反应器本体内，光催化剂床层放置于折流式支架上，进气系统通过湿度控制系统进入反应器本体，反应器本体连通出气系统。本气固相固定床光催化反应器结构合理、传质效率高、降解效率好。
文档编号B01J19/12GK201291134SQ20082020095
公开日2009年8月19日 申请日期2008年9月24日 优先权日2008年9月24日
发明者蕾 孙, 安太成 申请人:中国科学院广州地球化学研究所