申请日2009.05.22
公开(公告)日2009.10.14
IPC分类号C02F1/74; C02F1/32; C02F1/30
摘要
本发明涉及一种用于污水处理的装置。是针对基板负载的二维纳米光催化膜，特别是近年发展起来的可见光光催化膜为光催化剂而设计的光催化水处理反应器，它包括反应容器、紫外灯(或氙灯)、催化剂载体安装装置、搅拌装置、曝气装置;其特征在于：反应容器的盖板的下端面中部固定连接有灯罩;催化剂载体安装装置为多面体插槽框架，负载催化剂膜的玻璃片从上至下安放在多面体插槽框架上;搅拌装置的搅拌轴的上端部穿过反应容器的底板上的搅拌轴孔后位于反应容器的反应腔内，多面体插槽框架的多面体底板与搅拌轴的上。本发明具有结构简单和光催化膜安装与更换方便的特点，同时既可利用人工光源也可利用太阳光在紫外光或可见光以及自然光条件下进行可变光源的光催化反应。
权利要求书
1.光催化水处理反应器，它包括反应容器(7)、紫外灯或氙灯(27)、催化剂载体安装 装置、搅拌装置、曝气装置;反应容器(7)包括反应容器的底板(21)、反应容器体(29)， 反应容器的底板(21)上设有进水口(38)、出水口(40)和曝气口(39);进水口(38)与 进水管相连;出水口(40)与出水管相连;曝气口(39)与曝气装置的输气管相连;
其特征在于：反应容器(7)包括反应容器的盖板(25)，反应容器的盖板(25)搁置在 反应容器体(29)的上端，反应容器的盖板(25)的下端面中部固定连接有灯罩(26);紫 外灯或氙灯(27)位于灯罩(26)内，紫外灯或氙灯(27)安装在灯座上，灯座与反应容器 的盖板(25)固定连接;
催化剂载体安装装置为多面体插槽框架，多面体插槽框架位于反应容器(7)的反应腔 (43)内，负载催化剂膜的玻璃片从上至下安放在多面体插槽框架上;
搅拌装置的搅拌轴(17)的上端部穿过反应容器的底板(21)上的搅拌轴孔后位于反应 容器(7)的反应腔(43)内，多面体插槽框架的多面体底板(22)与搅拌轴(17)的上端 固定连接，所述搅拌轴(17)为2～6个，多面体插槽框架的个数与搅拌轴的个数相对应。
2.根据权利要求1所述的光催化水处理反应器，其特征在于：所述的反应容器(7)的 反应腔(43)内的底部安装有气液混合装置，气液混合装置由上筛网板(30)、下筛网板(31) 组成，上筛网板(30)与下筛网板(31)之间有间隙，上筛网板(30)的网状筛孔孔径小于 下筛网板(31)的网状筛孔孔径，下筛网板(31)位于上筛网板(30)的下方，上筛网板(30) 位于多面体插槽框架的多面体底板(22)的下方。
3.根据权利要求1所述的光催化水处理反应器，其特征在于：所述的搅拌装置包括电 机(12)、电机座(14)、第一轴承座(15)、第一轴承(16)、搅拌轴(17)、小齿轮(18)、 第二轴承(19)、第二轴承座(20)、箱体(35)、大齿轮(36);箱体(35)的上端与反应容 器的底板(21)固定连接，箱体(35)的上端为敞口端，箱体(35)的下端板与角钢支架(37) 的上端固定连接，箱体(35)的下端板的中部设有电机轴孔，电机(12)位于角钢支架(37) 内，电机(12)由电机座(14)与箱体(35)的下端板固定连接，电机(12)的电机轴(13) 的上部穿过箱体(35)的下端板上的电机轴孔位于箱体(35)内，电机(12)的电机轴(13) 的上端部固定有大齿轮(36);小齿轮(18)与大齿轮(36)相啮合，小齿轮(18)固定在 搅拌轴(17)上，小齿轮(18)的个数与搅拌轴(17)的个数相对应，小齿轮(18)、大齿 轮(36)分别位于箱体(35)内;搅拌轴(17)的下端部设有第一轴承(16)，第一轴承(16) 由第一轴承座(15)与箱体(35)的下端板相连，第一轴承(16)为角接触球轴承，第一轴 承(16)位于小齿轮(18)的下方;搅拌轴(17)上设有第二轴承(19)，第二轴承(19) 位于小齿轮(18)的上方，第二轴承(19)由第二轴承座(20)与连接板相连，连接板固定 在箱体(35)上。
4.根据权利要求1所述的光催化水处理反应器，其特征在于：反应容器体(29)为圆 筒形，反应容器体(29)的材料为玻璃，反应容器的底板(21)为圆形，反应容器的底板(21) 的外径大于反应容器体(29)的外径，反应容器的底板(21)的外边缘部位设有用于固定的 螺栓孔。
5.根据权利要求1所述的光催化水处理反应器，其特征在于：所述的灯罩(26)为直 立式石英玻璃套管。
6.根据权利要求1所述的光催化水处理反应器，其特征在于：所述的灯座上设有风扇 (28)。
7.根据权利要求1所述的光催化水处理反应器，其特征在于：所述的多面体插槽框架 包括多面体底板(22)、多面体侧板(23)、多面体顶板(24)，多面体侧板(23)位于多面 体底板(22)与多面体顶板(24)之间，多面体侧板(23)的上端与多面体顶板(24)固定 连接，多面体侧板(23)的下端与多面体底板(22)固定连接;多面体侧板(23)为3个， 成三角形布置;多面体顶板(24)上设有玻璃片插孔(42)，多面体底板(22)上设有玻璃 片插槽(41)，负载催化剂膜的玻璃片的下端穿过多面体顶板(24)上的玻璃片插孔(42) 后插入多面体底板(22)上的玻璃片插槽(41)内。
说明书
光催化水处理反应器
技术领域
本发明涉及一种用于污水处理的装置。
背景技术
光催化反应器的研究与设计是光催化氧化法实用化过程中需要解决的焦点问题之一。最 早出现的多相光催化反应器是为在实验室中进行研究而设计的，其结构非常简单，操作也很 方便。反应器主体一般为一开口敞开的容器，并置于磁力搅拌机上，反应液在荧光或紫外灯 的照射下反应，灯距液面的距离可调。直到现在仍有许多研究者用这种反应器来评价催化剂 的活性或进行污染物降解规律的研究。
自从利用光催化反应器在紫外光照射下发生光催化氧化反应降解难降解有机化合物以 来，许多研究者投人到此类高级化学氧化技术的研究中，但大规模工业化应用极少，最主要 的问题在于缺少合适的高效光催化反应器。
光催化反应体系的建立，能够更有效地激发光催化剂的活性，提高光催化剂的效率。同 时，光催化反应体系是光催化反应大规模工业化应用的基础。因此，光催化反应装置的研究 正越来越受到重视，成为光催化研究中的重要方面。已有的研究成果表明，多种结构的光催 化反应体系已经被用于光降解研究，并且取得了一定的效果，但同时也遇到了一些需要解决 的问题。这些问题涉及光催化反应器的各个方面，情况非常复杂，其中，催化剂的存在状态 如粉末或薄膜、反应器的几何形状及尺寸和光系统的布置及灯管的冷却方式等方面是需要重 点考虑的。
当前出现的用于污水处理的光催化反应器的结构与特点如下：
(1)反应器的形式有敞口的开放式结构，也有半封闭结构，通过曝气方式来提供氧源;
(2)反应器大多是圆筒形的，也有圆锥形反应器，这种圆锥形反应器设计了带有机械搅 拌提升装置，从而有利于水体和催化剂的提升与分布。
(3)反应器的主体可以是静止的，也有设计成转筒式的。静止式反应器一般都设有搅拌 装置，通常是磁力搅拌器以提高容器内光催化反应的均匀性。转筒式光催化反应器的主体设 计成转筒式，在转筒上负载催化剂膜，通过调节转筒的转速来改变污水和催化剂的分布，增 加催化剂、反应物和光源之间的接触面积。
从目前出现的各类反应器的设计与结构来看，由于反应器有各种灵活的组合方式，势必 就会有优选的方案。
发明内容
本发明的目的在于针对基板负载的二维纳米光催化膜作为高效的光催化剂，设计提供一 种结构简单、光催化膜安装与更换方便、反应充分的光催化水处理反应器，该处理器既可用 人工光源也可利用太阳光。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：光催化水处理反应器，它包括反应容器、紫 外灯(或氙灯)、催化剂载体安装装置、搅拌装置、曝气装置;反应容器包括反应容器的底 板、反应容器体，反应容器的底板上设有进水口、出水口和曝气口;进水口与进水管相连; 出水口与出水管相连;曝气口与曝气装置的输气管相连;
其特征在于：反应容器包括反应容器的盖板，反应容器的盖板搁置在反应容器体的上端， 反应容器的盖板的下端面中部固定连接有灯罩;紫外灯或氙灯位于灯罩内，紫外灯或氙灯安 装在灯座上，灯座与反应容器的盖板固定连接;
催化剂载体安装装置为多面体插槽框架，多面体插槽框架位于反应容器的反应腔内，负 载催化剂膜的玻璃片从上至下安放在多面体插槽框架上;
搅拌装置的搅拌轴的上端部穿过反应容器的底板上的搅拌轴孔后位于反应容器的反应 腔内，多面体插槽框架的多面体底板与搅拌轴的上端固定连接，所述搅拌轴为2～6个，多面 体插槽框架的个数与搅拌轴的个数相对应。
所述的反应容器的反应腔内的底部安装有气液混合装置，气液混合装置由上筛网板、下 筛网板组成，上筛网板与下筛网板之间有间隙，上筛网板的网状筛孔孔径小于下筛网板的网 状筛孔孔径，下筛网板位于上筛网板的下方，上筛网板位于多面体插槽框架的多面体底板的 下方。
本发明的有益效果是：
1、紫外灯或氙灯悬挂安装，紫外灯或氙灯及灯座可以方便地随反应容器的盖板移走。 反应容器的盖板搁置在反应容器体的上端，紫外灯或氙灯通电，即可用人工光源。当把反应 容器的盖板(灯座以及紫外灯或氙灯)移走，反应容器的上端为敞口，使得阳光与空气中的 氧气能够直接与反应溶液接触。因此，从光源的角度看，既可利用人工光源也可利用太阳光 进行紫外光或可见光以及自然光条件下光催化反应。光源利用率高。同时反应容器的盖板搁 置在反应容器体的上端，盖板移走，可方便地从上至下安放负载催化剂膜的玻璃片，光催化 膜安装与更换方便。
2、多面体插槽框架由其多面体底板与搅拌轴的上端固定连接，多面体插槽框架既可以 安装负载了催化剂膜的玻璃片，同时又起到了搅拌器的作用。安放负载催化剂膜的玻璃片的 多面体插槽框架在搅拌轴的带动下低速旋转，可以起到搅拌混合气体和液体的作用，从而有 利于光催化反应，反应充分。插槽式的多面体插槽框架，光催化膜安装与更换方便。
3、气液混合装置可有效地阻止空气压缩机送入的空气过快地经过需要处理的水体，便 于空气中的氧气最大程度地溶于水体，并充分均匀地与水体混合，从而利于曝气和进行光催 化反应。
4、一个电机带动多个搅拌轴，多面体插槽框架同时起搅拌叶片的作用;因此具有结构 简单的特点。
5、灯座的上部可以安装一个小风扇，起到散热作用。