[发明专利]一种纳米二氧化钛光催化涂料固载的光纤式光反应器

说明书

技术领域

本发明属于光催化技术领域，尤其涉及一种用于控制预防、降解填埋场渗滤液污染地下水的光催化涂料固载纳米二氧化钛的光纤式光反应器的装置。

背景技术

随着经济的飞速发展，固体废物的产生量也不断增加，垃圾填埋场渗滤液对地下水的污染日趋严重。Jones-Lee 的研究表明，随着填埋时间的延长，防渗衬里的失效、垃圾渗滤液收集和排泄系统的破坏等因素都会导致垃圾渗滤液的渗漏，即长期来看，垃圾渗滤液对地下水的污染不可避免。，一旦污染地下水就很难修复，从而严重威胁生产和生活供水，甚至会造成不堪设想的后果。

光催化技术采用在外加光源照射下具有光催化活性的半导体材料，由于其光生空穴及其被俘获后形成的具有强氧化能力的羟基自由基，可诱导一系列氧化还原反应的进行，从而达到去除污染物的目的。大量研究表明众多难降解的有机物在半导体光催化氧化的作用下可有效得以去除或降解。光催化剂是光催化氧化过程中的关键影响因素，其中TiO₂具有化学性质及光学性质较为稳定、光催化活性较高、无毒以及价格便宜等特点，被认为是一种最有效的光催化剂。

Marinangeli和Ollis首先提出用光纤作为光的传播介质及光催化剂的载体，由此得到的光纤式催化反应器具有许多突出的优点。例如，将光纤传导光与光纤负载催化剂两者相结合，可以有效地提高光的传输效率和利用效率；光纤极细的半径（﹤0.5mm）又可以大大提高催化剂的负载面积和光催化效率等。

运用导光纤维与光催化剂二氧化钛相结合，制成可以深入地下的光反应器，不仅拓展了光催化应用的范围，为以后光催化应用发展提供新的思路，而且光催化涂料催化效率高，反应程度可控，可以高效的降解垃圾渗滤液，有效的防止渗滤液对地下水的污染，前景广阔。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种纳米二氧化钛光催化涂料固载的光纤式光反应器，它将太阳光引入地下的具有光催化功能的反应器，从而能有效降低填埋垃圾渗滤液对地下水的污染。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种纳米二氧化钛光催化涂料固载的光纤式光反应器，包括太阳光收集器、高分子导光纤维布反应器和光导介质管，所述太阳光收集器安装在地面，所述高分子导光纤维布反应器设在土壤中，并通过光导介质管与太阳光收集器连接；所述高分子导光纤维布反应器包括高分子导光纤维布，该高分子导光纤维布表面涂有纳米二氧化钛涂料，并通过光纤固定器固定。

进一步改进，所述太阳光收集器包括并列排布的多个阳光采集器，所述阳光采集器包括支架、上凹面镜和下凹面镜，所述上凹面镜和下凹面镜设在支架上，且上凹面镜在下凹面镜的上方；所述下凹面镜底部设有圆孔，且该圆孔的直径与上凹面镜直径相同,这样的设计巧妙的将两个不同焦距的抛物凹面镜组合在一起，实现将大面积的阳光据教程小面积高密度的平行光线，能充分利用太阳能。

作为优选，所述上凹面镜直径为2cm，焦距为3cm，所述下凹面镜的直径为8cm，焦距为9cm，且上凹面镜与下凹面镜的距离为12cm。

进一步的，所述光导介质管通过光纤耦合器与高分子导光纤维布反应器连接，该光导介质管包括塑料外管和光导纤束，光导纤束设在塑料外管中。

作为优选，所述高分子导光纤维布为醋酸纤维素布。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过光催化涂料固载在高分子导光纤维布上的纳米二氧化钛光催化性能与分散态纳米二氧化钛相当，厚度可控，光催化效率高；，阳光通过太阳光收集器经塑料光导介质管，成功引入地下，拓展了光催化的应用范围；采用高分子导光纤维布，质轻，柔韧度好，抗压性好，可以长期有效；夜间无光条件下可以采用人工光源，使得光催化降解过程更加环保、节能、安全。

附图说明

图1为本发明所述的结构示意图；

图2为本发明所述太阳光收集器的结构示意图；

图3为本发明所述阳光采集器的结构示意图；

图4为本发明所述光导介质管的结构示意图；

图5为本发明所述高分子导光纤维布反应器的结构示意图。

其中，太阳光收集器10、高分子导光纤维布反应器20、光导介质管30、阳光采集器11、上凹面镜12、下凹面镜13、支架14、高分子导光纤维布21、光纤耦合器22、塑料外管31、光导纤束32。

具体实施方式