本实用新型涉及一种光催化反应器，特别是一种折板型滤网光催化反应器。
背景技术：
随着社会的进步和生活质量的提高，人们对空气质量的要求也越来越高。近年来由于建筑涂料、装饰材料的大量使用，使得室内空气污染状况日益严重，甲醛、甲苯、苯等挥发性有机化合物(VOCs)浓度过高。而污染物浓度过高是导致室内空气品质(IAQ)下降的重要因素之一，对人体健康和工作效率会造成严重的影响。光催化氧化技术能有效去除室内空气中VOCs，并且具有良好的杀菌效果和抑制病毒活性的能力，同时能降低人们对新风量的要求，节约采暖及空调能耗，在环境治理和能源开发方面备受关注。
光催化反应器是研究光催化反应机理和催化剂活性的重要设备。理想光催化反应器应该具有较大的光催化反应面积、均匀的紫外光照、适当的气流速度和窄而长的气体通道，但目前光催化反应器的有效设计一直制约着光催化技术在空气净化方面的应用。例如，现有的平板反应器有较强的表面传质特性，容易实现大跨度的流量、光强等条件控制，但光催化反应面积不足制约了其进一步发展；传统的管状反应器，紫外光源位于管状反应器的轴线方向上，反应器内壁的光催化剂受到均匀光照，能够充分利用光源，有较快的反应速率，但是空气从管状反应器中直接穿过停留时间较短，与催化剂接触机会少，导致单位时间内催化效率低；蜂窝状反应器具有较强的表面传质特性和较大的光催化反应面积，但由于紫外灯管与气流方向垂直，所以同等光照强度条件下的反应速率明显小于平板和管状反应器。现在还有一种整体结构呈舱体状的空气净化设备，该空气净化设备内部有多个滤网，空气从舱体一端进气口进入，中间通过滤网，后最后从舱体另一端出气口排出装置。这种空气净化设备利用多层滤网来对VOCs的进行降解，这种结构对于空气流速低，浓度低的VOCs具有明显的效果。但是，光催化剂与紫外光源的有效接触面积较小，箱状结构占据空间较大，而且不适用于处理空调系统中流速较高的气态污染物。
由此可见，要想充分发挥光催化反应器在空气净化方面的优势，就必须使反应器内有较大的光催化反应面积以充分利用紫外光源，并确保反应器具有合理的几何结构以提高光催化剂表面的传质特性和反应能力。如何解决这些问题，将直接影响光催化反应器的实际应用价值。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于，提供一种折板型滤网光催化反应器。该反应器利用泡沫镍滤网形成的弓字形状的气体通道，增大了光催化反应的有效面积。通过增加总迎风面积来降低气体通过滤网时的空气流速，增加了气体在反应器内的停留时间，提高了紫外光源利用率，由于实心板的封堵作用，使得气体的扰动效果增强，强化了对流传质的效果。适用于降解空调系统中流速较高的气态污染物，从而达到净化室内空气的目的。
本实用新型的技术方案：一种折板型滤网光催化反应器，包括有壳体，壳体左右两端分别为进气端和出气端，壳体内部为气体流通通道，壳体内部设置有弓字形的空气净化单元；所述空气净化单元包括有多块水平设置的滤网，相邻滤网之间头端或尾部经交错设置的实心板形成弓字形结构，相邻2个滤网之间设有紫外灯组，滤网表面覆盖有催化层薄膜。
前述的折板型滤网光催化反应器中，所述空气净化单元前方的壳体内部设有均流网。
前述的折板型滤网光催化反应器中，所述紫外灯组设置在尾部经实心板连接的2个滤网之间。
前述的折板型滤网光催化反应器中，所述催化层薄膜为TiO2薄膜。
前述的折板型滤网光催化反应器中，每层的紫外灯组由多块等间距设置的紫外线灯板组成。
前述的折板型滤网光催化反应器中，所述紫外线灯板固定套在转动杆上，转动杆伸出壳体的一端与连接片连接，同一层的紫外线灯板连接的连接片均另一端均连接至1块水平移动杆上。
前述的折板型滤网光催化反应器中，在壳体上以转动杆的轴心为圆心设置有1个量角器。
前述的折板型滤网光催化反应器中，所述滤网为泡沫镍滤网。
前述的折板型滤网光催化反应器中，所述水平移动杆相互之间经竖直连接杆连接。
本实用新型的有益效果：与现有技术相比，本实用新型的光催化反应器具有以下几个方面的优点：
1、利用泡沫镍滤网形成弓字形状的气体通道，从而增大了光催化反应的有效面积，通过增加总迎风面积来降低气体通过滤网时的空气流速，增加了气体在反应器内的停留时间，提高了紫外光源利用率，从而提高了净化效果。
2、使用紫外灯板代替紫外灯管，紫外灯板可以照射任意位置，增大了紫外线与气体的接触时间，且紫外灯板可以转动，降低空气的流速，达到更好的净化作用。
3、由于实心板的封堵作用，使得气体的扰动效果增强，强化了对流传质的效果。
4、对于不同浓度以及不同流速的空气可以通过水平移动杆调整紫外线灯板的倾斜角度进行适应性处理，设计更加智能化。
综合而言，本实用新型的折板型滤网光催化反应器，利用泡沫镍滤网形成的气体通道，增大了光催化反应的有效面积，通过增加总迎风面积来降低气体通过滤网时的空气流速，增加了气体在反应器内的停留时间，提高了紫外光源利用率。由于实心板的封堵作用，使得气体的扰动效果增强，强化了对流传质的效果。使得本实用新型可适用于降解空调系统中流速较高的气态污染物，从而达到净化室内空气的目的。
通过附图6即可了解，本实用新型的折板型滤网光催化反应器与现有的普通平板滤网反应器相比，其滤网表面的光强始终高于普通平板滤网反应器，而光强越强，其光催化反应越活跃，净化效果也越好。
VOCs的矿化程度是判断光催化降解过程是否彻底的重要依据，直接关系到反应器的性能。因为若VOCs的降解不彻底，有些反应步骤中所产生的副产物，可能比原VOCs更难降解或对健康影响更大。因此，有必要针对VOCs的矿化率进行讨论。VOCs的矿化率被定义为光催化反应过程中CO2的实际生成量与理论生成量的比值，用公式表述为：
式中，rm为VOCs的矿化率；[CO2]in、[CO2]out分别为反应器进、出口的CO2浓度；N为被检测VOCs中的碳原子数，甲醛、甲苯和苯的N值分别为1、7和6。
附图7、8和9为在附图11的工况条件下，两类反应器的矿化率随初始浓度的变化情况。两类反应器中，甲醛、甲苯和苯的矿化率均随着初始浓度的升高而降低。初始浓度对矿化率的影响主要与副产物的生成量有关，VOCs的光催化降解为多步骤反应，当VOCs的初始浓度升高时，光催化剂表面的活性点位数量相对减少，随着光催化反应的进行，VOCs的副产物在光催化剂表面的累积量增加，副产物与反应物的竞争吸附作用加强，VOCs不能及时被完全氧化，使得矿化率减小。另外，设置折板滤网增大了光催化反应面积，这样既增加了VOCs分子与催化剂的接触次数，又增加了催化剂表面活性点位的数量，因此折板式滤网反应器的矿化率更高。为了说明增设折板型滤网对反应器降解性能的强化，以及折板型滤网反应器在降解室内VOCs方面的优势，对两种滤网反应器进行实验测试。实验选择甲醛为目标污染物，甲醛初始浓度为1.64mg/m3。反应器内甲醛的浓度变化曲线如附图10所示。从附图10中可以看出，折板型滤网反应器降解能力明显优于普通平板滤网反应器。又从表1中可以看出，增设折板滤网后，反应器的一次通过效率、反应速率以及转化率等评价指标均有大幅提升。这样的结果，主要是由于增设折板型滤网不仅增大了反应面积，同时又改变了气体在反应器内的流动特征，VOCs分子与催化剂的接触次数增加。
表1两种滤网反应器降解甲醛的参数比较
附图说明
附图1为本实用新型的结构示意图；
附图2为紫外线灯板的连接结构示意图；
附图3为均流网的结构示意图；
附图4为滤网的结构示意图；
附图5为现有的普通平板滤网反应器的结构示意图；
附图6为滤网表面光强实测结果图；
附图7为两种反应器对甲醛处理后的矿化率变化曲线；
附图8为两种反应器对甲苯处理后的矿化率变化曲线；
附图9为两种反应器对苯处理后的矿化率变化曲线；
附图10为甲醛浓度变化曲线；
附图11为反应器运行的实验工况设计图；
附图标记：1-壳体，2-进气端，3-出气端，4-均流网，5-空气净化单元，6-滤网，7-实心板，8-紫外灯组，9-紫外线灯板，10-转动杆，11-连接片，12-水平移动杆，13-量角器，14-竖向连接杆。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明，但并不作为对本实用新型限制的依据。
本实用新型的实施例：一种折板型滤网光催化反应器，如附图1-11所示，包括有壳体1，壳体1左右两端分别为进气端2和出气端3，壳体内部为气体流通通道，壳体1内部设置有弓字形的空气净化单元5；所述空气净化单元5包括有多块水平设置的滤网6，相邻滤网6之间头端或尾部经交错设置的实心板7形成弓字形结构，相邻2个滤网6之间设有紫外灯组8，滤网6上下表面覆盖涂覆有光催化剂形成催化层薄膜。
本实用新型使用过程中，含有VOCs的反应气体经进气端2进入壳体1中，进入到2块滤网6形成的进入通道中，受到紫外灯组8的照射作用，VOCs与滤网6表面的催化层薄膜发送光催化氧化反应，净化处理后的气体经出气口4流出。当气体从2块滤网6的开口端进入时，向后流动过程中受到实心板7的封堵，从而降低其流速，增强了气体扰动，强化了气体在滤网6表面的对流传质，气体只能沿垂直方向从滤网6中穿过，在滤网孔隙的影响下呈湍流流动，使得气体得到充分的反应。
所述空气净化单元5前方的壳体1内部设有均流网4。均流网4位于进气端2与滤网6之间，以保证进气的均匀性。
所述紫外灯组8设置在尾部经实心板7连接的2个滤网6之间，因为头端连接有实心板7的两个滤网6之间气体无法直接从头端进入，而进入的气体都是经过光催化氧化作用后的，故不需要设置紫外灯组8。
所述催化层薄膜为TiO2薄膜。选用TiO2为光催化剂材料，可通过现有方法，例如溶胶-凝胶法、喷涂法和刷浆法等将光催化剂负载到滤网6的上下表面上。不仅具有使用安全、反应条件温和、催化活性高、降解无选择性、廉价、无毒且可重复利用的特性，把TiO2光催化材料负载在光催化反应器内，在紫外光照射下，将光能直接转变为化学能，能有效的将流经TiO2表面的气体污染物分解成CO2和水蒸气，最终达到净化空气的目的。
每层的紫外灯组8由多块等间距设置的紫外线灯板9组成。该紫外线灯板9在其正反两个面均设有紫外线灯管，从而保证照射无死角。
所述紫外线灯板9固定套在转动杆10上，转动杆10伸出壳体1的一端与连接片11连接，同一层的紫外线灯板9连接的连接片11均另一端均连接至1块水平移动杆12上。使用过程中，移动水平移动杆12即可通过连接片11带动转动杆10转动，从而带动紫外线灯板9转动，紫外线灯板9的转动设置可以降低气体的流动速度，对于流速较高的气态污染物能够具有更好的净化作用。
在壳体1上以转动杆10的轴心为圆心设置有1个量角器13。通过观察连接片11对应在量角器13上的位置，即可知道紫外线灯板9的偏转角度，便于调整气体流速。
所述滤网6为泡沫镍滤网。泡沫镍滤网具有孔隙率高，密度小，延展性强，热传导效率高的优势。
所述水平移动杆12相互之间经竖直连接杆14连接。通过移动竖直连接杆14即可带动所有的水平移动杆12移动，从而带动所有的紫外线灯板9实现角度的调整。