一种内环流密闭式光催化还原ＣＯ２膜反应装置及还原方法，包括供气系统、循环系统、检测系统、分离系统和反应系统，供气系统包括ＣＯ２气源以及减压阀；循环系统包括内设有气体压缩机的密封箱，密封箱的输出管道包括第一输出管道和回路管道；分离系统包括与反应系统连通的冷凝管；检测系统包括计算机系统及气相色谱仪；反应系统括中央设置管式光源的反应器主体，底部设有气体喷管，体顶部设置加料口，反应器主体外围是加热带，气体喷管与第一输出管道连通，上方为气体分布板；管式光源外围是石英管，石英管外围是光催化膜。本发明专利技术反应装置为内环流密闭体系，反应产物收集、取样、检测方便，气体不断循环使用，不污染环境。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于资源环境
，尤其涉及一种内环流密闭式光催化反应装置及还 原co2的方法。
技术介绍
研究表明，C02是全球变暖的主要原因，已经引发了许多气候问题。随着全球经济高速发展，化石能源的消耗日益增长，使得(A的排放量急剧增加，目前进行(A的减排利用 迫在眉睫。在众多处理(A的方法中，在水溶液中光催化还原(A被认为是具有应用前景的绿色技术之一，已经受到世界各国学者的广泛关注。其主要优点是一方面利用太阳能还原 C02可以避免化石资源还原C02时产生新的C02，另一方面采用H20作为还原剂，不会产生新的污染，并且来源丰富，廉价易得。但是，目前光催化还原C02还存在如下问题 1、目前广泛使用的1102光催化剂对光的利用率不高，仅吸收紫外光(A < 387nm)，对可见光的利用率不高，如何拓展Ti02的光响应范围已经成为目前的研究热 点； 2、光催化还原C02的反应器形式多样，根据Ti02在反应体系中的存在形式，主要有 固定式和悬浮式，例如薄膜式和流化床光催化反应器。固定式虽然可以很好解决光催化剂 的回收问题，但反应的比表面积大为减少，对光的利用率不高；与固定式相比较，悬浮式光 反应器虽然可以提高光催化效率，但光催化剂回收困难，回收成本高； 3、将Ti02进行改性和反应装置开发相结合，整体提高光催化还原C02反应系统效 率的研究较少，有待加强。 目前光催化反应装置已经报道很多，例如专利号为200520047134. 5的技术 专利公开的新型气体光催化反应器，专利号为01238388. 0的技术专利公开的治理废 水废气的光催化反应器以及专利号为200610113267. 7的技术专利公开的一种利用磁 性光催化剂进行连续化污水处理的装置等，但是这些反应装置并不适合C02的光催化还原 反应，虽然也有光催化还原C02的装置，例如申请号为200710062204. 8的专利技术专利申请公 开的三相超声光催化反应装置及其还原C02的方法，但其属于悬浮式反应体系，仍存在光催 化剂回收困难，回收成本高的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种内环流密闭式光催化还原C02膜反应装置。 本专利技术的另一 目的是提供一种还原C02膜的方法。 为了实现上述第一目的，本专利技术采取如下的技术解决方案 —种内环流密闭式光催化还原COj莫反应装置，包括供气系统、循环系统、检测系 统、分离系统和反应系统，供气系統包括0)2气源以及安装于供气输出管道上的减压阀，供 气输出管道分别与循环系统和分离系统连通；循环系统包括密封箱，供气输出管道通入密封箱中；密封箱内设有气体压縮机，密封箱的输出管道包括通向反应系统的第一输出管道 和返回密封箱的回路管道；分离系统包括冷凝管，供气输出管道与冷凝管连通，冷凝管通过 连通管道与反应系统连通，连通管道伸入冷凝管中；检测系统包括计算机系统及气相色谱 仪，气相色谱仪安装于与冷凝管连通的检测管道上；反应系统括密闭的反应器主体，连通管 道与反应器主体连通，反应器主体中央设置管式光源，反应器主体底部设有气体喷管，气体 喷管与第一输出管道连通，气体喷管上方为气体分布板，反应器主体顶部设置加料口 ，反应 器主体外围是加热带；管式光源外围是石英管，石英管外围是光催化膜，光催化膜通过催化 膜支架安装于反应器主体中，加热带和光催化膜围成降液区，石英管和光催化膜围成升液 区。 —种用内环流密闭式光催化还原C02膜反应装置还原C02膜的方法，包括以下步 骤 按照以下重量份配置溶液0. 10mol/L的Na2S03和0. 10mol/L的NaOH溶液200mL 混合，将上述溶液加入反应器主体中； 打开减压阀及排气阀，同时打开加料口和气体压縮机，关闭卸料阀，将反应系统中 的空气尽量排除； 关闭减压阀及排气阀和进料口，气体从气体喷管进入反应器主体中；30min后打 开管式光源，关闭气源； 进行光催化还原C02反应，反应完成后关闭管式光源和气体压縮机，打开卸料阀， 收集样品； 对反应器主体进行清洗，必要时可以更换光催化膜，进行下一次还原反应。 由以上可见，本专利技术反应装置为内环流密闭体系，整个体系密闭不会发生气体泄漏，且光催化剂以膜形式负载于环形折叠玻璃上，光源置于反应器中央，反应产物收集、取样、检测方便，气体不断进行循环使用，不会污染环境。附图说明 图1是本专利技术的工艺流程示意图； 图2a是本专利技术的反应器主体的结构示意图； 图2b是沿图1中A-A线的剖视图； 图3是本专利技术的光催化膜的结构示意图。 以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细地说明。 具体实施例方式参照图l所示，为本专利技术的工艺流程图，其中实线箭头所示方向为反应中气体流 向，虚线箭头所示方向为反应前气体流向。本专利技术的内环流密闭式光催化还原COJ莫反应 装置主要由供气系统A、循环系统B、检测系统C、分离系统D和反应系统E组成，其核心是反 应系统E。其中 供气系统A包括(A钢瓶1以及减压阀2。供气系统A的供气输出管道100分别 与循环系统B和分离系统D连通，供气输出管道100分别通入密封箱5中和通向冷凝管19。 循环系统B包括密封箱5，密封箱5设有第一压力计3以及排气阀4，密封箱5内设有气体压縮机6，密封箱5的输出管道50包括第一输出管道501和回路管道502，其中， 第一输出管道501通向反应系统E，第一输出管道501上设有气体流量计8，第一输出管道 501末端设有防止反应液倒流的止逆阀9 ;回路管道502返回密封箱5，回路管道502上设 有旁路调节阀7，旁路调节阀7可以控制进入反应器主体12的C02流量。 检测系统C用于检测冷凝管19下端的收集液，其包括计算机系统及气相色谱仪 21，气相色谱仪21安装于与冷凝管19连通的检测管道190上。本专利技术中的检测系统C采 用如GC-14B等气相色谱仪21进行检测；冷凝管19中液体和气体可以使用气相色谱仪21 进行在线检测，检测的气体产物主要是H2，液体产物主要是CH3OH。 分离系统D包括冷凝管19、设于冷凝管19底部的取样口 20，冷凝管19通过连通 管道191与反应系统E连通。连通管道191通入冷凝管19中，且连通管道191上设有缓冲 槽17和第二压力计18。缓冲槽17可防止液体喷出反应器主体12污染冷凝管19中的产 物。冷凝管19下端的取样口 20可以进行离线检测；在反应过程中，连通管道191为气体进 口，气体离开冷凝管19后进入循环系统B，冷凝管中的产物也可以进行在线检测。 反应系统E包括反应器主体12，反应器主体12为密闭的内环流光催化膜反应器， 其底部为循环气进口，设有气体喷管ll，气体喷管11与第一输出管道501连通，气体喷管 11底部安装卸料阀10。反应器主体12顶部设置管式光源14和加料口 13，管式光源14可 为紫外光或者可见光，放进石英管中，光源置于反应器主体12中央；加料口 13可排气并进 行温度和pH测量。反应器主体12顶部设有密封夹15以及密封垫16。 参照图2a和图2b所示，从反应器主体12中央依次往外为分别灯管F8、石英管F7、 光催化膜F4、反应器外壁F2和加热带Fl，升液区F5由石英管F7和光催化膜F4围成，降液 区F3由反应器外壁F2和光催化膜F4围成。加热带F本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种内环流密闭式光催化还原ＣＯ↓［２］膜反应装置，包括供气系统（Ａ）、循环系统（Ｂ）、检测系统（Ｃ）、分离系统（Ｄ）和反应系统（Ｅ），其特征在于：所述供气系统（Ａ）包括ＣＯ↓［２］气源（１）以及安装于供气输出管道（１００）上的减压阀（２），所述供气输出管道（１００）分别与循环系统（Ｂ）和分离系统（Ｄ）连通；所述循环系统（Ｂ）包括设有排气阀（４）的密封箱（５），所述供气输出管道（１００）通入所述密封箱（５）中；密封箱（５）内设有气体压缩机（６），密封箱（５）的输出管道（５０）包括通向反应系统（Ｅ）的第一输出管道（５０１）和返回密封箱（５）的回路管道（５０２）；所述分离系统（Ｄ）包括冷凝管（１９），所述供气输出管道（１００）与冷凝管（１９）连通，冷凝管（１９）通过连通管道（１９１）与反应系统（Ｅ）连通，所述连通管道（１９１）伸入冷凝管（１９）中；所述检测系统（Ｃ）包括计算机系统及气相色谱仪（２１），气相色谱仪（２１）安装于与冷凝管（１９）连通的检测管道（１９０）上；所述反应系统（Ｅ）包括密闭的反应器主体（１２），所述连通管道（１９１）与反应器主体（１２）连通，反应器主体（１２）中央设置管式光源（１４），反应器主体（１２）底部设有气体喷管（１１），反应器主体（１２）顶部设置加料口（１３），反应器主体（１２）外围是加热带（Ｆ１）；所述加热带（Ｆ１）缠绕在反应器主体外壁（Ｆ２）上；所述气体喷管（１１）与第一输出管道（５０１）连通，气体喷管（１１）上方为气体分布板（Ｆ５），气体喷管（１１）底部安装卸料阀（１０）；所述管式光源（１４）外围是石英管（Ｆ７），所述石英管（Ｆ７）周围是光催化膜（Ｆ４），所述光催化膜（Ｆ４）通过催化膜支架（Ｆ９）安装于反应器主体（１２）中，所述反应器外壁（Ｆ２）和光催化膜（Ｆ４）围成降液区（Ｆ３），所述石英管（Ｆ７）和光催化膜（Ｆ４）围成升液区（Ｆ５）。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘恩周，樊君，胡晓云，孙涛，何奇，杨宇豪，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]
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