一种螺旋廊道式光催化反应器的制作方法

本发明涉及污水处理领域，尤其是光催化处理污水领域，具体为一种螺旋廊道式光催化反应器。

背景技术：

光催化反应器是以二氧化钛(tio2)为代表的一些化合物作为为催化剂的载体，可以将催化剂通过一定技术固定到各种材料上，如纤维、陶瓷、玻璃等上或通过溅射法镀成光催化膜。光催化设备对光催化的效果有很大的影响，高效的光催化设备应该要有比较大的催化剂面积，紫外光的利用率高，处理效果好。光催化设备理论上可以利用太阳光或能产生紫外线的发光设备作为光源，但由于太阳光是稀薄能源，很难汇集利用，想达到大规模工业化利用不太可能，因此工业上想利用光催化分解污染物应选用人工光源。现阶段光催化设备都为理论设计，实用型的基本没有，实验型的光催化发应器都是以大表面为共性，有些设备理论上能达到很好的效果，但在实际复杂的污水处理中很难达到预计效果。

现阶段水处理的光催化设备主要有固定型和悬浮型两种；悬浮型光催化反应器的催化剂与污水有更多的接触面积，远大于固定型的。而光催化效率和接触面积成正比，所以悬浮型光催化反应器能获得较高的光催化效率。但悬浮型反应器的光催化剂很难回收分离，导致光催化剂的回收率不高。固定型反应器不用考虑催化剂的回收，催化剂基本不流失，可以多次利用。但是传质效率低于悬浮型，且催化剂的更换比较难，同时成膜的成本比较高，膜的厚度和量受工艺影响，效果很不稳定。

比较实用的光催化反应器有以下五种：流化床光催化反应器、液膜型光催化反应器、光催化与膜分离一体化反应器、固定式填充复合床光催化反应器、光催化与磁性分离反应器。流化床光催化反应器是通过让二氧化钛(tio2)处于流化状态，从而增大与污水的接触面积，促进污染物质的扩散，与此同时光催化剂也很难回收；液膜型光催化反应器是让污水在光催化剂表面形成液膜，紫外线能很容易通过液膜照射到催化剂表面，减少污水对紫外光的吸收和反射；光催化与膜分离一体化反应器是污水经光催化后加入膜处理工艺，对出水进一步深度处理，所能达到的效果肯定好但成本增加很多；固定式填充复合床光催化反应器是通过工艺技术如溅射法或热喷发成膜将催化剂固定到光催化反应器表面，光催化剂不会流失但同时催化剂只有少于二分之一的表面参与光催化，光催化剂的利用率比较低，但不用考虑催化剂的回收；光催化与磁性分离反应器采取间歇式处理方式处理过程中，光催化剂被震荡搅拌作用处于无定型运动状态。处理完后通电，光催化剂被磁力吸引到底部，通过出水口排放处理完的溶液。

每一种光催化设备都有其优缺点，固定填充复合床光催化发应器虽然接触面积小，但是不需要回收催化剂，催化剂的流失较少，可以使用较长时间，极大地降低了成本。根据其优缺点我们可以对其进行优化设计。

技术实现要素：

为了解决现有光催化反应器的不足，本发明的目的是提供一种螺旋廊道式光催化反应器，既能拥有固定填充复合床光催化发应器的优点，还弥补了该型反应器有效反应面积不足和停留时间短的问题。

入流污水先经过石英硅管与不锈钢管的夹层，夹层内不锈钢管的内表面和内螺旋廊道的表面均镀有催化剂膜，紫外线由石英硅管内的紫外线灯提供，由此发生第一次光催化反应分解大部分污染物；污水从不锈钢管的下端管口出来后，进入不锈钢管与最外层高硼硅管的空隙，空隙内不锈钢管的外表面和外螺旋廊道的表面也镀有催化剂膜，紫外线由太阳光穿过高硼硅管提供，由此发生第二次光催化反应保障降解效率。

本发明是通过如下技术方案得以实现的：

一种螺旋廊道式光催化反应器，该反应器从内到外依次由石英硅管、不锈钢管和高硼硅玻璃管嵌套；所述石英硅管上端开口下端密封，石英硅管外表面绕有一圈内螺旋廊道；所述不锈钢管上下两端均开口，不锈钢管外表面绕有一圈外螺旋廊道；所述高硼硅玻璃管上端开口下端密封；所述石英硅管、不锈钢管和高硼硅玻璃管的上端开口处分别设置有套筒壳。

进一步的，所述套筒壳与高硼硅玻璃管之间设置有垫圈。

进一步的，所述套筒壳内设置有螺杆。

进一步的，所述不锈钢管的下端设置有底部支架。

进一步的，所述不锈钢管内外表面均采用溅射法均匀镀膜2～4mm。

进一步的，所述内螺旋廊道和外螺旋廊道上下两面采用溅射法均匀镀膜2～4mm。

进一步的，所述内螺旋廊道和外螺旋廊道过盈配合。

有益效果：

(1)该反应器是根据固定填充复合床光催化发应器的原理进行优化设计的，将光催化剂镀在螺旋廊道上，既拥有固定填充复合床光催化发应器的优点，还弥补了该型反应器有效反应面积不足和停留时间短的问题。

(2)该反应器的内层利用人工灯源，外层利用太阳光，综合利用两种紫外线光源，在节约能源的同时更能保障处理效率。

附图说明

图1为本发明的装置结构示意图；

图2为本发明图1中的不锈钢管与高硼硅玻璃管配合的示意图；

图3为本发明图1中的石英硅管的结构示意图。

附图标记如下：

1-石英硅管、2-不锈钢管、3-高硼硅玻璃管、4-套筒壳、5-螺杆、6-垫圈、7-底部支架、8-内螺旋廊道、9-外螺旋廊道。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的说明：

结合附图说明1至3，一种螺旋廊道式光催化反应器，采用三根管依次嵌套组成，最内层是石英硅管1，管的上端开口下端密封，石英硅管1外表面绕有一圈内螺旋廊道8，其内装有紫外线灯；第二层是不锈钢管2，管的上下两端均开口，不锈钢管2的外表面绕有一圈外螺旋廊道9，其内外表面都采用溅射法镀有催化剂膜，石英硅管1嵌套在不锈钢管2内；最外层是高硼硅玻璃管3，管的上端开口下端密封，不锈钢管2嵌套在高硼硅玻璃管3内，即每两根管之间设有螺旋廊道，内外螺旋廊道适度过盈配合，且廊道的上下两面也都镀有催化剂膜；三根管依次嵌套后在头部用套筒壳4紧固，套筒壳4与石英硅管1、不锈钢管2和高硼硅玻璃管3之间设置有垫圈6，套筒壳4内设置有螺杆5用以加固；反应器中不锈钢管2的下端设置尾部设置有底部支架7，加固的同时保障三根管处于同心的位置，增强反应器的稳定性。

最内层的石英硅管1中装有紫外线灯，发射出的紫外线透过石英硅管1可以充满整个不锈钢管2。反应器工作时，入流污水经中间的不锈钢管2的上端管口进入到反应器中。入流污水先经过石英硅管1与不锈钢管2的夹层，夹层里的内螺旋廊道8和不锈钢管2的内表面均镀有催化剂膜，在紫外线的作用下发生光催化反应分解大部分污染物。之后污水经不锈钢管2下端管口流入不锈钢管2与高硼硅玻璃管3的空隙中，该空隙内的外螺旋廊道9和不锈钢管2的外表面也镀有催化剂膜，太阳光的紫外线经最外层的高硼硅玻璃管3透射到污水上，由此发生第二次反应。处理完的污水经最外层的高硼硅玻璃管3输出。

所述实施例为本发明的优选的实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种螺旋廊道式光催化反应器，涉及污水处理领域，包括石英硅管、不锈钢管、高硼硅玻璃管、套筒壳、螺杆、硅胶垫圈、底部支架、内螺旋廊道、外螺旋廊道。入流污水先经过石英硅管与不锈钢管的夹层，夹层内不锈钢管的内表面和内螺旋廊道的表面均镀有催化剂膜，发生第一次光催化反应分解大部分污染物；之后污水进入不锈钢管与最外层高硼硅管的空隙，空隙内不锈钢管的外表面和外螺旋廊道的表面也镀有催化剂膜，发生第二次光催化反应保障降解效率。本装置弥补了传统光催化反应器有效反应面积不足和停留时间短的问题。并能综合利用人工光源和太阳光，在节约能源的同时更能保障处理效率。

技术研发人员：解清杰;陈诗龙;吴荣芳;刘灿灿;戴竞
受保护的技术使用者：江苏大学
技术研发日：2017.03.17
技术公布日：2017.08.15