[发明专利]内环流密闭式光催化还原CO2膜反应装置及还原方法

说明书

技术领域

本发明属于资源环境技术领域，尤其涉及一种内环流密闭式光催化反应装 置及还原CO₂的方法。

背景技术

研究表明，CO₂是全球变暖的主要原因，已经引发了许多气候问题。随着全 球经济高速发展，化石能源的消耗日益增长，使得CO₂的排放量急剧增加，目 前进行CO₂的减排利用迫在眉睫。在众多处理CO₂的方法中，在水溶液中光催化 还原CO₂被认为是具有应用前景的绿色技术之一，已经受到世界各国学者的广 泛关注。其主要优点是：一方面利用太阳能还原CO₂可以避免化石资源还原CO₂时产生新的CO₂，另一方面：采用H₂O作为还原剂，不会产生新的污染，并且来 源丰富，廉价易得。

但是，目前光催化还原CO₂还存在如下问题：

1、目前广泛使用的TiO₂光催化剂对光的利用率不高，仅吸收紫外光(λ＜ 387nm)，对可见光的利用率不高，如何拓展TiO₂的光响应范围已经成为目前的 研究热点；

2、光催化还原CO₂的反应器形式多样，根据TiO₂在反应体系中的存在形 式，主要有固定式和悬浮式，例如薄膜式和流化床光催化反应器。固定式虽然 可以很好解决光催化剂的回收问题，但反应的比表面积大为减少，对光的利用 率不高；与固定式相比较，悬浮式光反应器虽然可以提高光催化效率，但光催 化剂回收困难，回收成本高；

3、将TiO₂进行改性和反应装置开发相结合，整体提高光催化还原CO₂反应 系统效率的研究较少，有待加强。

目前光催化反应装置已经报道很多，例如：专利号为200520047134.5的 实用新型专利公开的新型气体光催化反应器，专利号为01238388.0的实用新 型专利公开的治理废水废气的光催化反应器以及专利号为200610113267.7的 实用新型专利公开的一种利用磁性光催化剂进行连续化污水处理的装置等，但 是这些反应装置并不适合CO₂的光催化还原反应，虽然也有光催化还原CO₂的装 置，例如申请号为200710062204.8的发明专利申请公开的三相超声光催化反 应装置及其还原CO₂的方法，但其属于悬浮式反应体系，仍存在光催化剂回收 困难，回收成本高的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种内环流密闭式光催化还原CO₂膜反应装置。

本发明的另一目的是提供一种还原CO₂膜的方法。

为了实现上述第一目的，本发明采取如下的技术解决方案：

一种内环流密闭式光催化还原CO₂膜反应装置，包括供气系统、循环系 统、检测系统、分离系统和反应系统，供气系统包括CO₂气源以及安装于供气 输出管道上的减压阀，供气输出管道分别与循环系统和分离系统连通；循环系 统包括密封箱，供气输出管道通入密封箱中；密封箱内设有气体压缩机，密封 箱的输出管道包括通向反应系统的第一输出管道和返回密封箱的回路管道；分 离系统包括冷凝管，供气输出管道与冷凝管连通，冷凝管通过连通管道与反应 系统连通，连通管道伸入冷凝管中；检测系统包括计算机系统及气相色谱仪， 气相色谱仪安装于与冷凝管连通的检测管道上；反应系统括密闭的反应器主 体，连通管道与反应器主体连通，反应器主体中央设置管式光源，反应器主体 底部设有气体喷管，气体喷管与第一输出管道连通，气体喷管上方为气体分布 板，反应器主体顶部设置加料口，反应器主体外围是加热带；管式光源外围是 石英管，石英管外围是光催化膜，光催化膜通过催化膜支架安装于反应器主体 中，反应器主体外壁和光催化膜围成降液区，石英管和光催化膜围成升液区。

一种用内环流密闭式光催化还原CO₂膜反应装置还原CO₂膜的方法，包括以 下步骤：