[发明专利]一种V型折板光催化反应器

说明书

技术领域

本发明涉及光催化空气净化领域，特别涉及一种V型折板光催化反应器。

背景技术

由于建筑涂料、装饰材料的广泛使用，使得室内空气污染状况日益严重，甲醛、甲苯、二甲苯等挥发性有机化合物（VOCs）浓度过高，对人体健康和工作效率造成很大负面影响。光催化氧化技术能有效去除室内空气中VOCs，并且具有良好的杀菌效果，不产生危害人体健康的中间产物，同时能降低人们对新风量的要求，节约采暖及空调能耗，在环境治理和能源开发方面备受关注。尤其是TiO₂光催化材料，不仅具有使用安全、反应条件温和、催化活性高、降解无选择性、廉价、无毒且可重复利用的特性，其所需的设备也具有结构简单、操作条件容易控制的优点。把TiO₂光催化材料负载在光催化反应器内，在紫外光照射下，TiO₂会产生光生空穴-电子对，空穴具有极强的氧化能力，电子具有极强的还原能力，能有效的将流经TiO₂表面的气体污染物分解成CO₂和水蒸气，最终达到净化空气的目的。

光催化反应器是研究光催化反应机理和催化剂活性的重要设备。理想光催化反应器应该具有较大的光催化反应面、均匀的紫外光照、适当的气流速度和窄而长的气体通道，但目前光催化反应器的有效设计一直制约着光催化技术在空气净化方面的应用。例如，现有的平板反应器有较强的表面传质特性，容易实现大跨度的流量、光强等条件控制，但光催化反应面积不足制约了其进一步发展；管状反应器的紫外光源位于反应器外管的轴线方向上，反应器内的紫外光照均匀，有较快的反应速率，但会经常由于光源与外管之间的距离布置不合理，导致反应器内大部分气流短流，使得表面传质能力明显不足；蜂窝状反应器具有较强的表面传质特性和较大的光催化反应面积，但由于紫外灯管与气流方向垂直，所以同等光照强度条件下的反应速率明显小于平板和管状反应器；石英光纤型反应器是将催化剂负载面与紫外光纤整合成一体结构，它能解决表面传质特性和反应能力不协调的问题，但很难确定最佳的催化剂负载厚度和紫外光纤长度。由此可见，要想充分发挥光催化反应器在空气净化方面的优势，就必须使反应器内有较大的光催化反应面积以充分利用紫外光源，并确保反应器具有合理的几何结构以提高光催化剂表面的传质特性和反应能力。如何解决这些问题，将直接影响光催化反应器的实际应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种有效反应面积大、紫外光源利用率高、光催化剂表面的反应-传质能力强、几何结构简单的V型折板光催化反应器。

实现所述目的之技术方案是这样一种V型折板光催化反应器，它包括透明外箱、紫外灯管、凹面聚光板、进气口、出气口、气体通道、折板和光催化剂，其特征在于：光催化剂均匀涂在所有折板的上下表面；折板把透明外箱分成若干条气体通道，折板和气体通道的数量由透明外箱的竖向高度确定；折板的一端设有弧形缺口，将相邻的两条气体通道连通，使气体依次流过各条气体通道；进气口与首条气体通道的起始端连通，出气口与最后一条气体通道的末端连通；凹面聚光板对称分布在透明外箱两侧，每两个相邻的气体通道对应一个凹面聚光板；紫外灯管位于透明外箱和凹面聚光板之间，且紫外灯管与折板平行；凹面聚光板内侧是一个反射凹面，能将向外发散的紫外光反射到折板表面，增加光催化剂表面的紫外光强。

所述的弧形缺口位于折板的一端，是将折板外侧边角剪切后得到的。设计这样的弧形缺口，是因为与其他形式（如长方形和三角形）的缺口相比，弧形缺口能使反应气体通过时的流动阻力减小。

所述透明外箱不影响紫外光透过，紫外光透过透明外箱直射在折板上。

 所述折板的上下表面带有不连续的圆弧纹理，能增加反应气体通过气体通道时的纵向扰动，从而使反应气体与折板表面的光催化剂充分接触。

所述的光催化剂是纳米级TiO₂光催化剂。可通过现有方法，例如溶胶-凝胶法、喷涂法和刷浆法等将光催化剂负载到折板的上下表面上。

   本发明的使用方法如下：