专利名称：多管式光催化氧化水处理反应器的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型涉及一种用于水处理的反应器，具体地说是多管式光催化氧化水处理反应器。
二背景技术：
多年来，研究人员采用了包括生物处理，化学处理，热处理，催化氧化，相转移和光解等方法应用于水处理中。但目前这些方法，都存在着局限，而且处理费用太高。而光催化作为一种新型的污染处理技术自上个世纪70年代出现以来，以其能完全降解环境中的污染物，加上费用相对较少，日益受到研究人员的重视。
光催化原理简单地说，就是一些半导体材料(TiO2，SnO2，ZnO，ZnS，CdS等)在紫外线的照射下阶带电子会被激发到导带，从而产生具有很强反应活性的电子(e)-空穴(h+)对，这些电子一空穴对迁移到半导体表面后，在氧化剂(如O2，H2O2，O3，Cl2等)或还原剂(如污染物或小分子有机物)作用下，可参与氧化还原反应，从而起到降解污染物的作用。在这些半导体催化剂(TiO2，ZnO，CdS等)中，TiO2化学性质稳定、难溶、无毒、成本低、催化效率高，对于难降解有机物如苯系化合物，氯系有机物等，都非常有效。正因为TiO2的这些优点，被广泛用于光催化处理多种有机废水。光催化反应器作为反应的主体设备，其决定了催化剂活性的发挥和对光的利用等问题，而这两个因素直接决定了光催化反应的效率。一个成功的反应器必然体现了催化剂活性和光源利用的最优化组合。所以，如何提高对光源的利用率及使催化剂活性得到最大发挥已成为反应器研制和开发的中心，也是光催化研究的重点之一。
目前，光催化氧化反应器在国内主要处在实验室阶段，还没有得到大规模的广泛的应用。国家知识产权局公开号CN 1420087A公开了一种新型的固定膜光催化水处理系统(申请号02157691.2)，其中实现了光催化氧化的应用，处理效果较好，但处理系统体积较大，系统设备相对费用高，并且处理效率不高。
三
发明内容
1.发明目的本发明的目的是提供一种用于水处理的反应器，具体地说，是利用TiO2光催化作用处理微污染饮用水源水或有机废水的反应器。通过紫外线照射TiO2发生光催化作用，使得处理有机污水高效低耗，具有更大普适性。
2.技术方案本实用新型的技术方案如下多管式光催化氧化水处理反应器，包括光系统和反应器，其中光系统包括第一反光器和第二反光器、光源和光学透镜，第一反光器和第二反光器分别位于反应器的两边，反应器的中心轴线与反光器的中心连线重合，两个反光器内部结构相同，光源置于反光器中，位于光学透镜的焦距上，反应器采用玻璃管作为外壳，反应器中内置石英管，石英管外壁负载有TiO2涂层，石英管使用聚四氟乙烯板固定，石英管呈三角形排列。这样可以保证光系统产生的光可与反应器中的石英管尽量平行。
光源发出的光分成两部分，一部分直接经透镜折射后到达反应器，另外一部分光经反光器反射进入反应器。
光源为低压卤素灯。TiO2涂层采用溶胶一凝胶法负载在石英管外壁。反光器是凹面镜，表层是抛光的阳极氧化铝。
反应液体由泵从水箱输送到反应器，本反应装置设计为连续进水，待处理液从进水口进入反应器，处理好的水从出水口排出。
3.有益效果本实用新型与现有技术相比，其有益效果为本实用新型已经达到中试规模，用于去除一些有机物时，去除率可达95％。可连续操作，般不存在后处理问题，中间不必停工；直接将光传至催化剂，减少了反应器和反应液对光的吸收和散射；光沿着石英管传播，减少了光到暴露催化剂的误差，因而提高了光化学转换的量子产率；单位体积反应液内可被照射的催化剂面积显著增大。并易于实用化、商品化、工业化。
四
图1是本实用新型的结构示意图。
五具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本实用新型。
在图1中，本反应器由光系统1和反应器2构成，主要包括第一反光器3、第二反光器4、光源5、光学透镜6、石英管7、泵8、水箱9、进水口10和出水口11构成。
反应器2可采用玻璃外壳，光源5采用1000W的低压卤素灯，第一反光器3距反应器2为0.056m，反光器表层镀上一层阳极氧化铝，光学透镜6焦距为0.056m，可使射出的光线与石英管的夹角为3°-5°。
反应液先放置在水箱9中，由泵8以连续流打入反应器。反应液由进水口10进入反应器后，反应液在石英管7管外流动，光波沿着石英管在管内传播，传播的同时有部分光波被涂在管外的催化剂吸收而将其激活，激活的催化剂与管外的反应液接触而将其降解。降解后的水由出水口11排除。
光源5发出的紫外光一部分经第一反光器3和第二反光器4的反射，另外一部分经光学透镜6的折射，进入石英管传播。
反应器2是一半径0.25m，长1m的玻璃管，内置1200根石英管(外径do＝0.01m，壁厚w＝0.001m，长L＝1m)，管壁粗糙度γ＝5m-1。管子用两块聚四氟乙烯板(teflon板)固定，每块板上有1200个孔，管子呈三角形均匀排列。
反应器体积0.2m3催化剂面积37.68m2κ(催化剂面积比液体体积)＝376.8m2/m3反应液体积0.1m3(石英管，反应液各占50％体积)
权利要求1.一种多管式光催化氧化水处理反应器，包括光系统(1)和反应器(2)，其特征在于光系统(1)包括第一反光器(3)、第二反光器(4)、光源(5)和光学透镜(6)，第一反光器(3)和第二反光器(4)分别位于位于反应器(2)的两边，反应器(2)的中心轴线与第一反光器(3)和第二反光器(4)的中心连线重合，第一反光器(3)和第二反光器(4)内部结构相同，光源(5)置于第一反光器(3)中，位于光学透镜(6)的焦距上，反应器(2)采用玻璃管作为外壳，反应器(2)中内置石英管(7)，石英管(7)外壁负载有TiO2涂层，石英管(7)使用聚四氟乙烯板固定，石英管(7)呈三角形排列。
2.根据权利要求1所述的多管式光催化氧化水处理反应器，其特征是光源(5)为低压卤素灯。
3.根据权利要求1所述的多管式光催化氧化水处理反应器，其特征是TiO2涂层采用溶胶-凝胶法负载在石英管(7)外壁。
4.根据权利要求1所述的多管式光催化氧化水处理反应器，其特征是第一反光器(3)是凹面镜，表层是抛光的阳极氧化铝。
专利摘要本实用新型公开了一种多管式光催化氧化水处理反应器，包括光系统和反应器，光系统包括反光器、光源和光学透镜，反光器分别位于反应器的两边，反应器的中心轴线与反光器的中心连线重合。两个反光器内部结构相同，反光器为凹面镜，表层材料为抛光的阳极氧化铝，光源置于反光器中，位于光学透镜的焦距上。反应器采用玻璃管作为外壳，反应器中内置石英管，石英管外壁负载有TiO
文档编号C02F1/72GK2753724SQ200420062180
公开日2006年1月25日 申请日期2004年6月28日 优先权日2004年6月28日
发明者陈振翔, 于鑫, 张利民, 孙成, 吴海锁, 戴朝霞, 夏明芳 申请人:南京大学