专利名称：一种v型折板光催化反应器的制作方法
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:
本发明所涉及的V型折板光催化反应器，将纳米级TiO2光催化剂负载在折板的上下表面上，反应气体通过进气口进入折板所隔成的气体通道内。由于弧形缺口的连通作用，反应气体依次通过各条气体通道，在圆弧纹理的影响下呈湍流流动。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，并与折板平行。在紫外光的照射下，反应气体中的VOCs与纳米级TiO2光催化剂发生光催化氧化反应，生成无害的CO2和水蒸气，净化后的气体经出气口排出反应器。与现有利用光催化技术的空气净化器相比，本发明提供的V型折板光催化反应器具有如下优点:
本发明所述的V型折板光催化反应器，利用端部带有弧形缺口的折板在透明外箱间形成若干条连通型气体通道，延长了反应气体在净化器内的流动距离，增大了光催化反应的有效面积，减小了气体在通道间的流动阻力。折板的上下表面均带有不连续的圆弧纹理，能增强气体流过时的纵向涡流强度，增大了反应气体垂直于光催化剂表面的速度分量，强化了对流-传质效果。同时，凹面聚光板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，提高了紫外光源利用率。
图1—V型折板光催化反应器结构示意 图2——透明外箱结构示意 图3-折板表面的不连续圆弧纹理示意图。
具体实施例方式一种V型折板光催化反应器(参考图1、2、3)，它包括透明外箱1、紫外灯管2、凹面聚光板3、进气口 4、出气口 5、气体通道6、折板7和光催化剂。透明外箱的高度为41cm，光催化剂均匀涂在所有折板7的上下表面；折板7的数量为12，相邻两个折板7之间的夹角为40°，折板7把透明外箱I分成11条气体通道6 ;折板7的端部设有弧形缺口 7-1，将各条气体通道6相互连通，使反应气体依次流过各条气体通道6 ;进气口 4与首条气体通道6的起始端连通，出气口 5与最后一条气体通道6的末端连通，进气口 4和出气口 5分别位于透明外箱I的前端、后端；折板7的上下表面均带有不连续的圆弧纹理，能增强气体流过时的纵向涡流强度；凹面聚光板3对称分布在透明外箱I两侧，每两个相邻的气体通道6对应一个凹面聚光板3 ;紫外灯管2位于透明外箱I和凹面聚光板3之间，并与折板7平行；凹面聚光板3内侧是一个反射凹面，能将向外发散的紫外光反射到折板7表面，增加光催化剂表面的紫外光强。含有VOCs的反应气体通过进气口 4进入折板7所隔成的气体通道6内。由于弧形缺口 7-1的连通作用，反应气体依次通过各条气体通道6，在圆弧纹理的影响下呈湍流流动。在紫外灯管2的照射下，反应气体中的VOCs与纳米级TiO2光催化剂发生光催化氧化反应，转变为无害的C O2和水蒸气，净化后的反应气体经出气口 5排出透明外箱I。
权利要求
1.一种V型折板光催化反应器，它包括透明外箱(１)、紫外灯管(2)、凹面聚光板(3)、进气口(4)、出气口(5)、气体通道(6)、折板(7)和光催化剂，其特征在于:光催化剂均匀涂在所有折板(7)的上下表面；折板(7)将透明外箱(I)分成若干条气体通道(6)，折板(7)的端部设有弧形缺口(7-1)。
2.根据权利要求1所述的V型折板光催化反应器，其特征在于:所述透明外箱(I)不影响紫外光透过，紫外光透过透明外箱(I)直射在折板(7)上。
3.根据权利要求1所述的V型折板光催化反应器，其特征在于:所述凹面聚光板(3)对称分布在透明外箱(I)两侧，每两个相邻的气体通道(6)对应一个凹面聚光板(3);凹面聚光板(3)内侧实则是一个反射凹面，能将向外发散的紫外光反射到折板(7)表面。
4.根据权利要求1所述的V型折板光催化反应器，其特征在于:所述弧形缺口(7-1)，将相邻的两条气体通道(6)连通。
5.根据权利要求1所述的V型折板光催化反应器，其特征在于:所述折板(7)的上下表面带有不连续的圆弧纹理。
6.根据权利要求1所述的V型折板光催化反应器，其特征在于:所述光催化剂为纳米级 TiO2。
7.根据权利要求1所述的V型折板光催化反应器，其特征在于:所述的进气口(4)与首条气体通道(6)起始端连通，出气口(5)与最后一条气体通道(6)末端连通。
全文摘要
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。透明外箱不影响紫外光透过；折板把透明外箱分成若干条气体通道，折板的端部设有弧形缺口，将各条气体通道相互连通；折板的上下表面均带有不连续的圆弧纹理且均涂有光催化剂；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，并与折板平行。反应气体经进气口进入反应器后沿气体通道流动，在紫外光照射下发生光催化反应，净化后经出气口排出净化器。该净化器光催化反应面积大，对流传质作用强，紫外光源照射均匀且光源利用率高，可广泛用于空气净化领域。
文档编号B01D53/88GK103212291SQ201310150989
公开日2013年7月24日 申请日期2013年4月27日 优先权日2013年4月27日
发明者郑洁, 刘鹏, 张颜梅, 王小艳, 徐皓, 张东凯, 崔鹏飞 申请人:重庆大学