一种超薄的管式光催化反应器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种超薄的管式光催化反应器，包括管状光源、套管、进料管、出料管以及堵头，所述管状光源外侧套有套管，所述套管的两端设置有环形堵头，所述套管的左右两侧端分别设置有进料管和出料管，且所述管状光源与所述套管同心设置，管状光源与套管之间的间距小于等于1mm。与现有技术相比，本实用新型专利技术的有益效果是：本实用新型专利技术结构非常简单，易操作、成本低廉，且能大幅度提高反应速率，实际催化效果好，便于工业化应用；本实用新型专利技术中，通过对串联的管式反应器数量加以调整，能充分保证催化效果。

【技术实现步骤摘要】
一种超薄的管式光催化反应器
本技术涉及光催化
，具体为一种超薄的管式光催化反应器。
技术介绍
光催化反应以其低成本、绿色环保，一直受到学者的广泛关注，如光催化制氢、光催化还原二氧化碳等都是催化领域中的研究热点。然而，不可忽略的是，光反应效率往往很低，如光催化产氢，目前普遍的技术只达到几mmol·g-1·h-1级别，甚至更低，而这严重阻碍了的其大规模的实际应用。如何提高反应效率？光催化的原理是在一定的光照条件下，组成有机物的某些化学键吸收光能后发生断裂，生成自由基，不同的自由基彼此之间重新耦合联接，从而形成新的物质。而在有半导体催化剂情况下，光照后其价带电子会被激发越过禁带而跃迁到导带上，并产生相应的空穴和电子，从而产生如羟基自由基、超氧自由基等。而这些自由基活性高，能其与有机物分子迅速反应，进而实现加速反应的目的。因此，为了提高反应效率，基于化学动力学理论，除了催化剂的研发外，大家设计出来了诸多的反应器，如申请号201710160259.6一种螺旋廊道式光催化反应器、申请号201710281898.8一种光催化还原CO2反应器、申请号201720450291.3光催化反应器及反应系统、申请号201720843528.4高效的液芯光纤光催化反应器、申请号201811175473.X一种固定化光催化薄膜反应器以及申请号201810868051.4一种滴流式紫外光催化反应器等。以上所设计的反应器的光催化效果较以往光催化反应器有了一些提高，但其性能上并未有革命性的突破，且结构设计往往非常复杂，成本非常较高昂，不利于实际的大规模应用。因此，如何在低成本下，实现高效的光催化反应是光催化工业化应用急需解决的重点难题。
技术实现思路
本技术的目的在于基于化学反应动力学基本原理上，从最基本的如何提高活化分子(或自由基)之间的直接碰撞(或接触)概率(即发生反应)的目的出发，提供一种超薄的管式光催化反应器，该装置具有结构简单、造价低廉、适用范围广的特点，而反应效率却能得到百倍提高。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种超薄的管式光催化反应器，包括管状光源、套管、进料管、出料管以及堵头，所述管状光源外侧套有套管，所述套管的两端设置有环形堵头，所述套管的左右两侧端分别设置有进料管和出料管，且所述管状光源与所述套管同心设置，管状光源与套管之间的间距为小于等于1mm。优选的：所述光催化反应器能够单独使用，或者多个光催化反应器进行串联后联合使用。优选的：所述管状光源为石英或玻璃材质的直线型日光灯、紫外灯、汞灯。优选的：所述套管的材质为石英、不锈钢、普通玻璃、陶瓷中的一种。优选的：所述堵头的材质包括聚四氟乙烯。优选的：光催化剂可以直接以喷涂或者涂刷的方式直接负载于管状光源的外表面。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1、本技术结构创造性的将管状光源1和套管2之间的距离设置成为小于等于1mm，这是本专利技术本专利技术的核心所在通过缩小管状光源1和套管2之间的间距，能迅捷且高效地提高光照条件下，无催化剂时活化的反应物分子的碰撞(接触)概率，以此加速反应的进行。而在有半导体光催化剂存在下，经过光照所产生的载流子在小的反应空间情况下，其浓度会大幅度提高，同样会大幅度增加其与反应物之间的碰撞(接触)概率，从而实现大幅度提高反应速率的目的；2、本技术结构简单，易操作、成本低廉，且能大幅度提高反应速率，实际催化效果好，便于工业化应用；3、专利技术还能实现在即使在低能耗条件下(即管状光源1功率低)，反应速率依旧比同等条件下一般的光催化反应器速率要高百倍以上；4、本技术中，通过对串联的管式反应器数量加以调整，能充分保证催化效果。附图说明图1为本技术的整体结构示意图；图2为本技术的管状光源与套管的横截面示意图。图中：1、管状光源；2、套管；3、进料管；4、出料管；5、堵头。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。实施例1参阅图1-图2，一种超薄的管式光催化反应器，包括管状光源1，管状光源1外侧套有套管2，套管2的两端设置有环形堵头5，堵头5位于套管2和管状光源1之间，套管2的两端分别设置有进料管3和出料管4。具体地，管状光源1与套管2同心，且间距小于等于1mm，通过缩小管状光源1和套管2之间的间距，能迅捷且高效地提高光照条件下，无催化剂时提高活化的反应物分子的碰撞(接触)概率，以此加速反应的进行；而在有半导体光催化剂存在下，经过光照所产生的载流子在小的反应空间情况下，其浓度会大幅度提高，同样会大幅度增加其与反应物之间的碰撞(接触)概率，从而实现大幅度提高反应速率的目的。具体地，进料管3和出料管4分别位于套管2的两侧，且其中一个套管2的进料管3和另一个套管2的出料管4之间能够通过连接装置进行连接，如此设置，能够通过连接装置将若干个单个光催化反应器进行串联联合使用，大大提高光催化反应的效果。具体地，连接装置为不锈钢管状结构，且两端设置有螺旋纹，进料管3的端部和出料管4的端部分别设置有螺旋纹，该螺旋纹与连接装置两端的螺旋纹分别螺纹配合，如此设置，通过连接装置分别与出料管4和进料管3之间的螺纹配合，能够将两个单独的光催化装置连接为一个整体，提高光催化反应的反应时长，提高光催化反应的效果。具体地，所述管状光源1为石英或玻璃材质的直线型日光灯、紫外灯、汞灯。具体地，所述套管2的材质为石英、不锈钢、普通玻璃、陶瓷中的一种。具体地，堵头5的材质主要包括聚四氟乙烯，通过设置聚四氟乙烯密封圈，防止光催化反应物从管状光源1和套管2的两端发生泄漏，同时，聚四氟乙烯俗称“塑料王”，是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、高润滑不粘性、电绝缘性和良好的抗老化耐力，大大提高装置的使用时限。工作原理：在使用时，根据需要，通过连接装置将若干个单个光催化反应器串联后使用，管状光源1通电发光，将光催化反应物从进料管3处充入套管2与管状光源1之间的夹层中，反应液体(或气体)在管状光源1和套管2之间的薄壁层之间流动反应，管状光源1和套管2之间的间距小于等于1mm，该距离下能迅捷且高效地提高光照条件下，无催化剂时提高活化的反应物分子的碰撞(接触)概率，以此加速反应的进行；而在有半导体光催化剂存在下，经过光照所产生的载流子在小的反应空间情况下，其浓度会大幅度提高，同样会大幅度增加其与反应物之间的碰撞(接触)概率，从而实现大幅度提高反应速率的目的，以此通过提高光催化反应物中的活化分子(或自由基)之间的直接碰撞(或接触)概率(即发生反应)来提高光催化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超薄的管式光催化反应器，其特征在于：包括管状光源(1)、套管(2)、进料管(3)、出料管(4)以及堵头(5)，所述管状光源(1)外侧套有套管(2)，所述套管(2)的两端设置有环形堵头(5)，所述套管(2)的左右两侧端分别设置有进料管(3)和出料管(4)，且所述管状光源(1)与所述套管(2)同心设置，管状光源(1)与套管(2)之间的间距小于等于1mm。/n

【技术特征摘要】
20191025 CN 20192180882461.一种超薄的管式光催化反应器，其特征在于：包括管状光源(1)、套管(2)、进料管(3)、出料管(4)以及堵头(5)，所述管状光源(1)外侧套有套管(2)，所述套管(2)的两端设置有环形堵头(5)，所述套管(2)的左右两侧端分别设置有进料管(3)和出料管(4)，且所述管状光源(1)与所述套管(2)同心设置，管状光源(1)与套管(2)之间的间距小于等于1mm。


2.根据权利要求1所述的一种超薄的管式光催化反应器，其特征在于：所述光催化反应器能够单独使用，或者多个光催化反应器...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈加藏，向后奎，
申请(专利权)人：中国科学院山西煤炭化学研究所，
类型：新型
国别省市：山西;14