一种三相三维电极光电催化反应器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种三相三维电极光电催化反应器。该反应器包括反应器壳体，金属钛网阳极，不锈钢或石墨阴极，布气板，双层U型石英管以及置于该石英管中的光源UV灯，三维粒子电极以及隔板。所述的三维粒子电极材料由纳米TiO2负载于活性炭颗粒上构成，活性炭的吸附作用可以造成Ti02表面有机污染物浓度的局部升高，从而提高反应速率。不锈钢或石墨阴极和钛网阳极之间形成光电催化反应室，隔板将大反应室均分为2-6个小反应室。它将三相三维电极和光电催化技术巧妙结合，又充分考虑到实验中对比实验的要求，设计了一个可以用于有机废水降解，特别实验室做有机废水光电催化降解的反应装置。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设计涉及一种三相三维电极光电催化反应器，用于实验室难降解有机物的处理。
技术介绍
随着现代化工业的发展，有机废水对环境的影响越来越严重，尤其是高浓度有机污染物的处理是当前世界工业废水处理的难点和热点。Carey等人报道了 Ti02光催化氧化法被成功用于水中PCB化合物脱氯(Carey J H, Lawrence J, Tosine H M. Photodechlorination of PCB’ s in the presence of titanium dioxide in aqueous suspensions . Bull of Environ Contam Toxicol, 1976,16 (6) :697_701),半导体多相光催化在水处理领域引起了广泛的关注。以Ti02为光催化剂的多相光催化在环境保护中的应用得到人们的重视，但是电子_空穴对极易复合，电场协助光催化技术有助于解决这一问题，即施加一定偏压，促进光生载流子的分离，从而提高催化剂的活性。这是一种将光催化与电化学氧化联用的新型深度氧化技术。上个世纪60年代末提出三维电极概念，三维电极是一种新型的电化学法反应器。 与二维电极体系相比之下，其具有面体比增大，离子间距小，传质效果好，电流效率高等优点。其中粒子电极常常采用活性炭负载催化剂，活性炭的吸附作用可以使Ti02表面有机污染物的浓度在局部范围内升高，从而提高反应速率，而且被吸附的有机污染物参与氧化被反应掉，使活性炭在污染物环境中被再生，即原位再生(王红娟，奚红霞.含酚废水处理技术的现状与开发前景.工业水处理，2002 ;22 (6) :6-9);将光催化与三维电极相结合产生了较好的效果，安太成等公开了一种(公开号CN1526652A)连续循环式固定床电极光催化反应器。现有的报道的光电催化反应器，有些是光源从外面照射，这样光源没有充分使用。 有一些采用光源位于反应器的中央，但是阳极和阴极位于反应器壳体的上下与光源以及与光源平行的壳体是垂直的，这样对于之照试验就不能为力了，对于反应器的阳极和阴极是竖直的，与光源和壳体平行并且将大的反应室均分为2-6个反应室的光电催化反应器未见报道。
技术实现思路
本技术的目的是为了解决上述的技术问题而提供一种三相三维电极光电催化反应器。本技术的技术原理—种三相三维电极光电催化反应器，即将三相三维电极和光电催化技术巧妙结合，又充分考虑到实验中对比实验的要求，设计出在实验研究中使用的光电催化反应器，以空气为气源，三维粒子电极材料由纳米Ti02负载于活性炭颗粒上构成。本技术的技术方案一种三相三维电极光电催化反应器，包括反应器壳体，金属钛网阳极，不锈钢或石墨阴极，布气板，双层U型石英管以及置于该石英管中的光源UV灯，三维粒子电极以及隔板；所述的不锈钢或石墨阴极为圆柱形，安装于壳体内侧，紧贴壳体内侧，金属钛网阳极与电源的正极相连，不锈钢或石墨阴极与电源的负极极相连；各个反应室的不锈钢或石墨阴极自然连接，各个反应室的金属钛网阳极在顶部用导线相连接； 所述的光源UV灯置于双层U型石英管内层管中，双层U型石英管置于反应器壳体的中央，其顶部露出于反应器壳体的顶部3-5cm，其底部置于布气板上，双层U型石英管的外层紧贴在各个隔板边壁上，相邻两个隔板与双层U型的石英管外层之间放置金属钛网阳极；所述的光源UV灯的波长为365nm，功率为200 500W ；所述的金属钛网阳极，以保证透光率，网孔径为6-8mm ；所述的金属钛网阳极表面涂覆一层纳米Ti02催化膜，作为光阳极，也可以不涂覆只作电极；所述的双层U型石英管上面露出在反应器壳体外面的部分的双层U型石英管的外层管在距反应器壳体顶部3-5cm距离处的水平相对位置设有冷却进水口及冷却出水口，其中冷却进水口连接的小管深入到石英管内外层的夹层的底部；这样可以使用较小的压力就可以把冷却水从冷却进水口送入，也很容易从冷却出水口流出；反应器壳体距底部5cm处设有布气板,该布气板与反应器壳体内侧相粘结，并由曝气室的隔板支撑固定；该布气板将反应器的壳体隔开为上下两部分，下部为曝气室，上部为反应室；该布气板是采用砂芯玻璃材料制成，孔隙小于2_，既保证了反应室均匀曝气，又不至于产生的气泡比较大；在双层U型石英管与反应器壳体之间从反应器底部穿过布气板至反应器壳体的顶部等间距设置2 6块隔板，将上面的反应室及底部的曝气室等分成2 6个单反应室及2 6个单曝气室；在本技术的一种三相三维电极光电催化反应器中，有2 6个单室，在同一电压、光源、反应时间等反应条件下作对照试验，可以做一组2 6个对照实验；所述的反应器的壳体为圆柱形，材质为有机玻璃、高硼玻璃、不锈钢等。所述的位于壳体下部的单曝气室均有1个管径相同的进气管，其管径为2 4cm， 每个曝气室气量相等，以保证每个反应室均匀曝气；所述的三维粒子电极材料由纳米Ti02负载于活性炭颗粒上构成，填充于各个单反应器室中，可以根据需要负载不同掺杂的Ti02复合体，可以根据不同的实验采取不同的催化剂负载。三相三维电极光电催化反应器运行时，由外接直流稳压电源给电极提供一个恒定的电压，粒子电极在电场作用下发生表面复合极化，在电场的作用下，电子与空穴发生分离，迁移到粒子表面的不同位置。悬浮体系Ti02与活性炭共存产生协同作用，活性炭在较大程度上加速了光降解反应的进行。本技术的有益效果本技术的一种三相三维电极光电催化反应器以圆柱形反应器为主体结构， 固、液、气三相完全混合的方式进行反应，以达到最佳的传质效果和紫外光利用率。且由于本技术一种三相三维电极光电催化反应器的底部用砂芯玻璃制成，均匀曝气，保证2 6个曝气室等量曝气，只用单室时，可用相邻的两个室做辅助冷却。另外，一种三相三维电极光电催化反应器将非均相三维电极和光催化技术巧妙结合，不仅利用阳极的氧化作用和阴极的还原作用，而且利用电场所产生的 OH、H202、-0H等活性物与光催化发生协同作用，在Ti02颗粒表面不断更新，有机协调反应体系，使降解反应更全面。且由于有2 6个单室，可以做一组2 6个对照实验，在同一电压、光源、反应时间等反应条件下作对照试验。附图说明图1、三相三维电极光电催化反应器结构示意图。图2、三相三维电极光电催化反应器俯视图。具体实施方式下面通过实施例并结合附图对本专利技术进一步阐述，但并不限制本专利技术。实施例1一种三相三维电极光电催化反应器，其结构示意图如图1所示，包括反应器壳体 1，金属钛网阳极6，不锈钢阴极7，布气板5，双层U型石英管4以及置于该石英管中的光源 UV灯3，三维粒子电极以及隔板2 ;以金属钛网6作阳极，为保证透光率网孔径为6-8mm ;不锈钢7作阴极，金属钛网阳极6和不锈钢阴极7连接直流电源的电接头。每个反应室安装金属钛网6阳极，各个反应室的金属钛网阳极在顶部用导线相连接；光源UV灯3置于双层U型石英管4内层管中，双层U型石英管4置于反应器壳体 1的中央，其顶部露出于反应器壳体的顶部3-5cm,其底部置于布气板,其侧面由隔板固定， 两个隔板之间放置金属钛网阳极；所述的光源UV灯的波长为365nm，功率为250W ；双层U型石英管4上面露出在反应器壳体1外面的部分的双层U型石英管4的外层管在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高立新，刘涛，何康宁，张大全，
申请(专利权)人：上海电力学院，
类型：实用新型
国别省市：