波浪板式光催化反应器的制作方法

本发明涉及光催化异相反应器技术领域，具体涉及一种波浪板式光催化反应器。

背景技术：

光催化技术作为一种高效、安全的环境净化技术，已逐渐得到国内外学术界的认可，其基本原理是：光催化剂在可见光/紫外光照射下具有氧化还原能力，从而净化脱除污染物。光催化净化（空气）技术，直接采用氧气或附着的水分子作为反应物，氧化剂/还原剂获取容易，且无二次污染；光催化反应在常温常压下即可进行，条件温和，安全无毒，益于家庭应用；半导体光催化剂，化学性质稳定，可重复利用，使用寿命长。光催化技术在环境净化方面体现了巨大的发展潜力，很有市场前景。

研究表明，增大光催化剂与反应载气的接触面积，延长反应载气在反应器中的停留时间，有利于光催化反应的进行。但是，目前的光催化反应器，光催化反应接触面积小，反应载气在反应器中的停留时间短，光催化净化效率低下，且装置结构复杂，不利于推广。

现有的光催化反应器技术，其光催化反应接触面积小，反应载气在反应器中的停留时间短，不利于光催化反应的进行；或是装置结构复杂，系统的气密性难以保证，为后期维修、更换零部件等增添了困难。

技术实现要素：

针对目前光催化反应器亟待解决的技术问题，本发明提供一种波浪板式光催化反应器。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种波浪板式光催化反应器，包括反应器外壳、反应器石英盖板、可见/紫外光组件，所述反应器外壳内空间中放置有波浪板式石英玻片；所述波浪板式石英玻片的上表面具有多个倒v型槽，多个所述倒v型槽依次拼接，形成波浪式表面；所述的波浪板式石英玻片的上表面均匀涂覆光催化剂；所述波浪板式石英玻片的下表面为光面布置；所述反应器石英盖板放置于所述反应器外壳之上；所述可见/紫外光组件悬置于波浪板式光催化反应器的上方；所述可见/紫外光组件发射的光线透过所述反应器石英盖板，照射到波浪板式石英玻片的上表面；所述反应器外壳的两端分别设置有进口管路和出口管路，进口管路和出口管路与反应器外壳内空间相连通；反应载气从进口管路流进波浪板式光催化反应器，所述反应载气沿着倒v型槽的槽线方向流动，拂过波浪板式石英玻片的上表面，与附着的所述光催化剂接触，进而发生光催化反应，反应后，所述反应载气从出口管路流出。

进一步，所述倒v型槽彼此之间等间距排布于波浪板式石英玻片的上表面上，并且倒v型槽的槽线延伸方向与反应载气流动方向相平行。

进一步，所述反应器石英盖板的四角设置有法兰，可与所述反应器外壳紧密连接，组合形成气密性良好的反应容器整体。

进一步，所述反应器石英盖板的四周设置有密封垫圈。

进一步，所述反应器石英盖板由具有透光性的石英玻璃制得。

进一步，所述可见/紫外光组件可根据实际需要设置为可见光或紫外光照射。

本发明提供的一种波浪板式光催化反应器，具体有以下有益效果：

1、利用光催化技术净化环境，反应条件温和，还原剂/氧化剂易获取，且无二次污染。所述光催化剂，制作工艺简单，生产成本低；化学稳定性好，使用寿命长。有利于家庭实装和工业应用。

2、多个所述倒v型槽，依次等间距排布在所述表面上，形成波浪板式石英玻片；反应载气沿着倒v型槽的槽线方向，从反应载气进口侧面向反应载气出口侧面流动，增大了反应载气与光催化剂的接触面积，延长了反应载气在反应器内的停留时间，增加了反应物与光催化剂表面活性点位碰撞的概率，可显著提高光催化效率。

3、反应器石英盖板和反应器外壳通过法兰紧密连接，组合形成气密性良好的反应容器整体，可根据实际需要，分离所述反应器石英盖板4和所述反应器外壳2，取出所述波浪板式石英玻片，并在表面上重新涂覆新的光催化剂。本反应器易于拆卸，操作简单。

4、可见/紫外光组件，可根据实际需要，设置为可见光或者紫外光照射。并且，所述可见/紫外光组件，悬置于反应器上方，与反应器独立工作，降低了对反应器本身气密性的工艺要求，同时有利于日常维护和故障排查。

5、本反应器耗材少，工艺简单，生产成本低，易于维修和更换。

附图说明

图1为本发明的波浪板式光催化反应器结构示意图；

图2为波浪板式石英玻片的俯视图；

图3为波浪板式石英玻片的横断面示意图；

图中：进口管路1、反应器外壳2、波浪板式石英玻片3、反应器石英盖板4、出口管路5、可见/紫外光组件6、波浪板式石英玻片3的上表面31，波浪板式石英玻片3的下表面32，反应载气进口侧面33，反应载气出口侧面34。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

请参阅图1，一种波浪板式光催化反应器，包括：应器外壳2，其内具有一定的空间，放置有波浪板式石英玻片3；波浪板式石英玻片3，其上表面31具有多个倒v型槽，多个倒v型槽依次拼接，形成波浪式表面；波浪板式石英玻片3，其下表面32为光面布置；反应器石英盖板4放置于反应器外壳2之上；可见/紫外光组件6悬置于光催化反应器上方；反应器外壳2的两端设置有反应载气进口管路1和出口管路5，其与内含空间相连通。波浪板式石英玻片3的上表面31均匀涂覆光催化剂。可见/紫外光组件6发射的光线透过所述反应器石英盖板4，照射到波浪板式石英玻片3的上表面31。

反应器石英盖板4的四角设置有法兰，反应器石英盖板4的四周设置有密封垫圈。可与所述反应器外壳2紧密连接，组合形成气密性良好的反应容器整体。反应器石英盖板4由具有透光性的石英玻璃制得。

请参阅图2和图3，反应载气的流动过程是：反应载气从进口管路1进入反应器腔体，沿着倒v型槽的槽线方向（即从反应载气进口侧面33向反应载气出口侧面34）流动，反应载气佛过所述波浪板式石英玻片3的上表面31，与光催化剂接触，发生光催化反应。

涂覆光催化剂的方法为：分离反应器石英盖板4与反应器外壳2，取出波浪板式石英玻片3；用无水乙醇（c2h5oh）清洗表面31残留的光催化剂（若有）；称取一定量的新光催化剂，超声溶解于无水乙醇中形成分散系，（可采用胶头滴管）将分散系中的物质均匀涂覆在表面31上，待干燥（乙醇挥发）后，重复这一过程，直到所述光催化剂全部涂覆在表面31上；将波浪板式石英玻片3重新放入反应器外壳2，盖上反应器石英盖板4，并密封。

本反应器的工作原理为：从可见/紫外光组件6发射的光线，透过反应器石英盖板4，照射到波浪板式石英玻片3的表面31上；受到一定能量的光子照射后，涂覆在表面31的光催化剂，其表面电子从价带跃迁到导带，形成电子-空穴对，电子具有还原性，空穴具有氧化性，并进一步生成反应中间产物，最终脱除目标污染物，达到净化环境的目的。

以上所述实施例仅为清楚表达本发明的实现方式，其描述较为具体和详细，但不能因此限定本发明。凡在不脱离本发明思想的前提之下，所作的任何变形和润饰，都属于本发明保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种波浪板式光催化反应器，反应器外壳内空间中放置有波浪板式石英玻片；波浪板式石英玻片的上表面由多个倒V型槽依次拼接，形成波浪式表面；上表面均匀涂覆光催化剂；反应器石英盖板放置于反应器外壳之上；可见/紫外光组件悬置于波浪板式光催化反应器的上方；反应器外壳的两端分别设置有进口管路和出口管路，反应载气从进口管路流进波浪板式光催化反应器，反应载气沿着倒V型槽的槽线方向流动，拂过波浪板式石英玻片的上表面，与附着的所述光催化剂接触发生光催化反应。本发明可提高反应载气与光催化剂之间的接触面积，延长反应载气在反应器内的停留时间，从而提高光催化效率。本反应器结构简单紧凑，易于实现。

技术研发人员：吴江;凌杨;赵丽丽;潘卫国;王志楚;张会;曲晨昊;冯维;李芳芹;齐雪梅
受保护的技术使用者：上海电力学院
技术研发日：2018.06.21
技术公布日：2018.11.13