一種V型折板光催化反應(yīng)器，它包括透明外箱、紫外燈管、凹面聚光板、進(jìn)氣口、出氣口、氣體通道、折板和光催化劑。透明外箱不影響紫外光透過；折板把透明外箱分成若干條氣體通道，折板的端部設(shè)有弧形缺口，將各條氣體通道相互連通；折板的上下表面均帶有不連續(xù)的圓弧紋理且均涂有光催化劑；凹面聚光板對稱分布在透明外箱兩側(cè)，每兩個相鄰的氣體通道對應(yīng)一個凹面聚光板；紫外燈管位于透明外箱和凹面聚光板之間，并與折板平行。反應(yīng)氣體經(jīng)進(jìn)氣口進(jìn)入反應(yīng)器后沿氣體通道流動，在紫外光照射下發(fā)生光催化反應(yīng)，凈化后經(jīng)出氣口排出凈化器。該凈化器光催化反應(yīng)面積大，對流傳質(zhì)作用強(qiáng)，紫外光源照射均勻且光源利用率高，可廣泛用于空氣凈化領(lǐng)域。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及光催化空氣凈化領(lǐng)域，特別涉及一種V型折板光催化反應(yīng)器。
技術(shù)介紹
由于建筑涂料、裝飾材料的廣泛使用，使得室內(nèi)空氣污染狀況日益嚴(yán)重，甲醛、甲苯、二甲苯等揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs)濃度過高，對人體健康和工作效率造成很大負(fù)面影響。光催化氧化技術(shù)能有效去除室內(nèi)空氣中VOCs，并且具有良好的殺菌效果，不產(chǎn)生危害人體健康的中間產(chǎn)物，同時能降低人們對新風(fēng)量的要求，節(jié)約采暖及空調(diào)能耗，在環(huán)境治理和能源開發(fā)方面?zhèn)涫荜P(guān)注。尤其是TiO2光催化材料，不僅具有使用安全、反應(yīng)條件溫和、催化活性高、降解無選擇性、廉價、無毒且可重復(fù)利用的特性，其所需的設(shè)備也具有結(jié)構(gòu)簡單、操作條件容易控制的優(yōu)點(diǎn)。把TiO2光催化材料負(fù)載在光催化反應(yīng)器內(nèi)，在紫外光照射下，TiO2會產(chǎn)生光生空穴-電子對，空穴具有極強(qiáng)的氧化能力，電子具有極強(qiáng)的還原能力，能有效的將流經(jīng)TiO2表面的氣體污染物分解成CO2和水蒸氣，最終達(dá)到凈化空氣的目的。光催化反應(yīng)器是研究光催化反應(yīng)機(jī)理和催化劑活性的重要設(shè)備。理想光催化反應(yīng)器應(yīng)該具有較大的光催化反應(yīng)面、均勻的紫外光照、適當(dāng)?shù)臍饬魉俣群驼L的氣體通道，但目前光催化反應(yīng)器的有效設(shè)計(jì)一直制約著光催化技術(shù)在空氣凈化方面的應(yīng)用。例如，現(xiàn)有的平板反應(yīng)器有較強(qiáng)的表面?zhèn)髻|(zhì)特性，容易實(shí)現(xiàn)大跨度的流量、光強(qiáng)等條件控制，但光催化反應(yīng)面積不足制約了其進(jìn)一步發(fā)展；管狀反應(yīng)器的紫外光源位于反應(yīng)器外管的軸線方向上，反應(yīng)器內(nèi)的紫外光照均勻，有較快的反應(yīng)速率，但會經(jīng)常由于光源與外管之間的距離布置不合理，導(dǎo)致反應(yīng)器內(nèi)大部分氣流短流，使得表面?zhèn)髻|(zhì)能力明顯不足；蜂窩狀反應(yīng)器具有較強(qiáng)的表面?zhèn)髻|(zhì)特性和較大的光催化反應(yīng)面積，但由于紫外燈管與氣流方向垂直，所以同等光照強(qiáng)度條件下的反應(yīng)速率明顯小于平板和管狀反應(yīng)器；石英光纖型反應(yīng)器是將催化劑負(fù)載面與紫外光纖整合成一體結(jié)構(gòu)，它能解決表面?zhèn)髻|(zhì)特性和反應(yīng)能力不協(xié)調(diào)的問題，但很難確定最佳的催化劑負(fù)載厚度和紫外光纖長度。由此可見，要想充分發(fā)揮光催化反應(yīng)器在空氣凈化方面的優(yōu) 勢，就必須使反應(yīng)器內(nèi)有較大的光催化反應(yīng)面積以充分利用紫外光源，并確保反應(yīng)器具有合理的幾何結(jié)構(gòu)以提高光催化劑表面的傳質(zhì)特性和反應(yīng)能力。如何解決這些問題，將直接影響光催化反應(yīng)器的實(shí)際應(yīng)用價值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于提供一種有效反應(yīng)面積大、紫外光源利用率高、光催化劑表面的反應(yīng)-傳質(zhì)能力強(qiáng)、幾何結(jié)構(gòu)簡單的V型折板光催化反應(yīng)器。實(shí)現(xiàn)所述目的之技術(shù)方案是這樣一種V型折板光催化反應(yīng)器，它包括透明外箱、紫外燈管、凹面聚光板、進(jìn)氣口、出氣口、氣體通道、折板和光催化劑，其特征在于:光催化劑均勻涂在所有折板的上下表面；折板把透明外箱分成若干條氣體通道，折板和氣體通道的數(shù)量由透明外箱的豎向高度確定；折板的一端設(shè)有弧形缺口，將相鄰的兩條氣體通道連通，使氣體依次流過各條氣體通道；進(jìn)氣口與首條氣體通道的起始端連通，出氣口與最后一條氣體通道的末端連通；凹面聚光板對稱分布在透明外箱兩側(cè)，每兩個相鄰的氣體通道對應(yīng)一個凹面聚光板；紫外燈管位于透明外箱和凹面聚光板之間，且紫外燈管與折板平行；凹面聚光板內(nèi)側(cè)是一個反射凹面，能將向外發(fā)散的紫外光反射到折板表面，增加光催化劑表面的紫外光強(qiáng)。所述的弧形缺口位于折板的一端，是將折板外側(cè)邊角剪切后得到的。設(shè)計(jì)這樣的弧形缺口，是因?yàn)榕c其他形式(如長方形和三角形)的缺口相比，弧形缺口能使反應(yīng)氣體通過時的流動阻力減小。所述透明外箱不影響紫外光透過，紫外光透過透明外箱直射在折板上。所述折板的上下表面帶有不連續(xù)的圓弧紋理，能增加反應(yīng)氣體通過氣體通道時的縱向擾動，從而使反應(yīng)氣體與折板表面的光催化劑充分接觸。所述的光催化劑是納米級TiO2光催化劑?？赏ㄟ^現(xiàn)有方法，例如溶膠-凝膠法、噴涂法和刷漿法等將光催化劑負(fù)載到折板的上下表面上。本專利技術(shù)的使用 方法如下: 本專利技術(shù)所涉及的V型折板光催化反應(yīng)器，將納米級TiO2光催化劑負(fù)載在折板的上下表面上，反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣口進(jìn)入折板所隔成的氣體通道內(nèi)。由于弧形缺口的連通作用，反應(yīng)氣體依次通過各條氣體通道，在圓弧紋理的影響下呈湍流流動。凹面聚光板對稱分布在透明外箱兩側(cè)，每兩個相鄰的氣體通道對應(yīng)一個凹面聚光板，紫外燈管位于透明外箱和凹面聚光板之間，并與折板平行。在紫外光的照射下，反應(yīng)氣體中的VOCs與納米級TiO2光催化劑發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，生成無害的CO2和水蒸氣，凈化后的氣體經(jīng)出氣口排出反應(yīng)器。與現(xiàn)有利用光催化技術(shù)的空氣凈化器相比，本專利技術(shù)提供的V型折板光催化反應(yīng)器具有如下優(yōu)點(diǎn): 本專利技術(shù)所述的V型折板光催化反應(yīng)器，利用端部帶有弧形缺口的折板在透明外箱間形成若干條連通型氣體通道，延長了反應(yīng)氣體在凈化器內(nèi)的流動距離，增大了光催化反應(yīng)的有效面積，減小了氣體在通道間的流動阻力。折板的上下表面均帶有不連續(xù)的圓弧紋理，能增強(qiáng)氣體流過時的縱向渦流強(qiáng)度，增大了反應(yīng)氣體垂直于光催化劑表面的速度分量，強(qiáng)化了對流-傳質(zhì)效果。同時，凹面聚光板能將向外發(fā)散的紫外光反射到折板表面，增加光催化劑表面的紫外光強(qiáng)，提高了紫外光源利用率。附圖說明圖1—V型折板光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意 圖2——透明外箱結(jié)構(gòu)示意 圖3-折板表面的不連續(xù)圓弧紋理示意圖。具體實(shí)施例方式一種V型折板光催化反應(yīng)器(參考圖1、2、3)，它包括透明外箱1、紫外燈管2、凹面聚光板3、進(jìn)氣口 4、出氣口 5、氣體通道6、折板7和光催化劑。透明外箱的高度為41cm，光催化劑均勻涂在所有折板7的上下表面；折板7的數(shù)量為12，相鄰兩個折板7之間的夾角為40°，折板7把透明外箱I分成11條氣體通道6 ;折板7的端部設(shè)有弧形缺口 7-1，將各條氣體通道6相互連通，使反應(yīng)氣體依次流過各條氣體通道6 ;進(jìn)氣口 4與首條氣體通道6的起始端連通，出氣口 5與最后一條氣體通道6的末端連通，進(jìn)氣口 4和出氣口 5分別位于透明外箱I的前端、后端；折板7的上下表面均帶有不連續(xù)的圓弧紋理，能增強(qiáng)氣體流過時的縱向渦流強(qiáng)度；凹面聚光板3對稱分布在透明外箱I兩側(cè)，每兩個相鄰的氣體通道6對應(yīng)一個凹面聚光板3 ;紫外燈管2位于透明外箱I和凹面聚光板3之間，并與折板7平行；凹面聚光板3內(nèi)側(cè)是一個反射凹面，能將向外發(fā)散的紫外光反射到折板7表面，增加光催化劑表面的紫外光強(qiáng)。含有VOCs的反應(yīng)氣體通過進(jìn)氣口 4進(jìn)入折板7所隔成的氣體通道6內(nèi)。由于弧形缺口 7-1的連通作用，反應(yīng)氣體依次通過各條氣體通道6，在圓弧紋理的影響下呈湍流流動。在紫外燈管2的照射下，反應(yīng)氣體中的VOCs與納米級TiO2光催化劑發(fā)生光催化氧化反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害的C O2和水蒸氣，凈化后的反應(yīng)氣體經(jīng)出氣口 5排出透明外箱I。本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種V型折板光催化反應(yīng)器，它包括透明外箱（1）、紫外燈管（2）、凹面聚光板（3）、進(jìn)氣口（4）、出氣口（5）、氣體通道（6）、折板（7）和光催化劑，其特征在于：光催化劑均勻涂在所有折板（7）的上下表面；折板（7）將透明外箱（1）分成若干條氣體通道（6），折板（7）的端部設(shè)有弧形缺口（7?1）。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種V型折板光催化反應(yīng)器，它包括透明外箱(１)、紫外燈管(2)、凹面聚光板(3)、進(jìn)氣口(4)、出氣口(5)、氣體通道(6)、折板(7)和光催化劑，其特征在于:光催化劑均勻涂在所有折板(7)的上下表面；折板(7)將透明外箱(I)分成若干條氣體通道(6)，折板(7)的端部設(shè)有弧形缺口(7-1)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的V型折板光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述透明外箱(I)不影響紫外光透過，紫外光透過透明外箱(I)直射在折板(7)上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的V型折板光催化反應(yīng)器，其特征在于:所述凹面聚光板(3)對稱分布在透明外箱(I)兩側(cè)，每兩個相鄰的氣體通道(6)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：鄭潔，劉鵬，張顏梅，王小艷，徐皓，張東凱，崔鵬飛，
申請(專利權(quán))人：重慶大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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