[实用新型]一种基于UV-LED光源和TiO2 纳米管阵列的光催化水处理反应器

说明书

技术领域

本实用新型属于水处理领域，特别涉及一种基于UV-LED光源和TiO₂纳米管阵列的光催化水处理反应器。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，工业废气、废水、农业农药和旅游、生活垃圾等污染物的剧增，使人类赖以生存的水资源受到日益严重的污染。基于TiO₂材料的光催化水处理技术，是一种高级氧化还原反应水处理技术。TiO₂在光照情况下，能表现出很高的反应活性，可以降解水中污染物，达到处理污水和饮用水深度处理的作用。人们根据光催化水处理技术已经制造出各式各样的TiO₂材料光催化水处理器，在水处理技术的应用研究和探索过程中发挥了重要的作用。

然而，传统的TiO₂材料光催化水处理器，通常将TiO₂粉体或者负载TiO₂粉体平板置于光催化水处理内部作为催化剂。这样的设计在实用中存在很多问题，首先，粉末状TiO₂光催化剂在实用中难以回收，消耗很大，甚至造成二次污染；其次，虽然将TiO₂粉体光催化剂负载到平板之上作为光催化剂，可以消除回收和消耗的问题。然而，在光源和TiO₂催化剂之间存在大量污水，紫外线需透过污水才能照射到作为催化剂的TiO₂平板催化反应发生，污水对紫外光透过率很差，因此整个装置对光源的吸收效率严重受到影响，造成了水处理效率的低下和能源的浪费。

另外，传统的TiO₂材料光催化水处理器的设计是采用大功率高压汞灯作为激发光源。高压汞灯功率大、发热高、紫外光发射效率低下，往往还需要配备笨重的专用电源。加上灯管中含有汞，是一种对人体和环境都很大的毒性和危害的重金属，已经在国际上被广泛严格管制使用。以上这些缺点极大的限制了传统TiO₂材料光催化水处理器的实用化和普遍化。同时，采用传统光催化器设计还有其他的弊端，在此不一一列出。总之，TiO₂光催化水处理器由于种种问题，难以推广开来。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种能够解决现有光催化水处理器的二次污染、能源浪费和催化剂回收浪费等问题的基于UV-LED光源和TiO₂纳米管阵列的光催化水处理反应器，该光催化水处理器具有小型易携带、节能、无二次污染和催化剂可反复使用的优点。

为了达到上述目的，本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：包括自内向外的石英反应容器和UV-LED灯箱；

所述的石英反应容器的内表面负载有TiO₂纳米管阵列薄膜；

所述的UV-LED灯箱由紫外发光二极管构成，且在UV-LED灯箱内表面涂覆有反射涂层。

所述的反射涂层采用反射屏蔽紫外光的材料制成。

本实用新型将已经负载TiO₂纳米管阵列薄膜的石英玻璃（正面向内）拼接成反应容器。将UV-LED（紫外发光二极管）焊接在电路板上，并将电路板拼装成灯箱，作为光源为反应提供能量。作为催化剂的TiO₂纳米管阵列薄膜被固定在石英玻璃反应容器内面，可以多次使用。同时，紫外发光二极管作为高效光源，具有很高的电光转换效率，可以有效的提供紫外激发光源。光线直接透过石英玻璃（对紫外光透过率强）照射到TiO₂纳米管阵列催化剂上，而不需要经过污水再达到催化剂，产生的氧化还原对直接与其接触的污染物发生降解反应，提高了能源利用和光催化水处理效果，节省了能源和催化剂，解决了现有的光催化水处理器存在二次污染、能源浪费和催化剂浪费的问题，此光催化水处理器更节能、更环保。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型石英反应容器1的结构示意图；

图3是本实用新型UV-LED灯箱2的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1，2，3，本实用新型包括自内向外的石英反应容器1和UV-LED灯箱2，其中石英反应容器1的内表面负载有TiO₂纳米管阵列薄膜4，UV-LED灯箱2由紫外发光二极管5构成，且在UV-LED灯箱2内表面涂覆有反射屏蔽紫外光的材料的反射涂层3。