光催化反应器和使用该反应器处理气体污染物的方法技术

本发明专利技术提供一种光催化反应器和一种使用该反应器来处理气体污染物的方法，其中所述方法可以使用环境友好的光催化反应来分解和除去例如挥发性有机化合物(VOCs)、气味等的气体污染物，以及液体污染物。为此，本发明专利技术提供一种光催化反应器，其包括：溶液罐，其中待处理的含有气体污染物的流体通过进口供应到该溶液罐中；溶液注射器，安装在进口顶部并将气体污染物溶液注入到待处理的流体中从而溶解流体的气体污染物；和液体光催化处理装置，从溶液罐接收气体污染物溶液并分解流体的液化的气体污染物，其中流体的气体污染物在所述气体污染物溶液中溶解和液化。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种光催化反应器。更具体地，本专利技术涉及一种，其中所述方法使用环境友好的光催化反应来分解和除去例如挥发性有机化合物(VOCs)、气味等的气体污染物，以及液体污染物。
技术介绍
随着全球工业的快速发展，环境污染问题变得更加严重，需要对污染治理进行严厉调控。而且，污染源种类的多样化和新污染物的持续产生已经引发各种途径来更加有效地解决污染问题。一个近来发展起来的方法包括使用光催化反应来处理污染物的方法，其相对不受 温度、PH等的影响，而且不需要严格的处理条件。此外，使用光催化反应来处理污染物的方法可以使用例如太阳光等的清洁能源，因此具有环境友好和能量高效的优势。当前使用的光催化反应将在后面做简单地论述。当来自太阳或任何其它光源的光能被施加到光催化剂时，电子和空穴在光催化剂中产生并迁移到光催化剂的表面。移动到光催化剂表面的电子和空穴与待处理的污染物接触，并引发化学氧化-还原反应，从而分解污染物分子。使用光催化反应的有机污染物分解装置是环境友好的污染减轻装置，并具有巨大的发展潜力，因此对于光催化反应器的兴趣日益增加。将常规的光催化反应器分为如图I所示的悬浮型光催化反应器和如图2所示的固定型光催化反应器。悬浮型光催化反应器10是用于分解液体污染物的装置，如图I所示，其包括用于提供光能的光源11、用于容纳待进行污染物除去处理的流体14例如废水、染料溶液等的光反应处理罐12、和引入并分散在将要在光反应处理罐12中处理的流体14中的光催化粉末13。悬浮型光催化反应器10可以在光催化反应中利用光催化粉末13的要大很多的表面积，从而与固定型光催化反应器相比具有高处理效率的优势。然而，在处理过程中，光催化粉末13并没有固定至例如挥发性有机化合物(VOCs)、气味等的气体污染物。因此，用悬浮型光催化反应器10来处理气体污染物是不可行的。固定型光催化反应器20是一种分解液体和气体污染物的装置，并如图2所示包括用于供应光能的光源21、光反应处理罐22、和涂布且固定有光催化剂的光催化剂涂布管25，其中待进行污染物去除处理的流体26通过所述光反应处理罐22，且所述流体26包括例如VOCs、气味等的气体污染物和例如废水、染料溶液等的液体污染物。光反应处理罐22包括进口 23和出口 24，其中将待处理的流体26经所述进口 23引入，与光催化剂接触的流体26经所述出口 24最终排出，使得经进口 23弓丨入的流体26与固定在光催化剂涂布管25上的光催化剂进行接触以被分解，然后经出口 24排出。由于在固定型光催化反应器20中，将光催化剂固定在光催化剂涂布管25上，不需要对光催化剂进行单独的回收。而且，即使在用于保持光催化剂与待处理的气体污染物之间的接触的密闭空间很小或待处理的流体26的流量很小的情况下，也可以处理气体污染物。但是，相比于悬浮型光催化反应器10，光催化剂的反应面积限制于光催化剂涂布管25的涂布面积。因此，当处理具有高流量和高流速的液体污染物和气体污染物时(例如，在工厂中)，光催化剂与气体污染物之间的反应时间很短，这使得污染物的处理困难，从而降低处理效率。本专利技术通过以有效的、有效率的且环境友好的方式提供处理气体污染物的设备来克服当前的不足之处。
技术实现思路
本专利技术提供，其中所述方法 可以通过溶解气体污染物并使溶解的气体污染物与光催化剂反应来分解和除去气体污染物及液体污染物。一方面，本专利技术提供光催化反应器，其包括溶液罐，将待处理的含有气体污染物的流体通过进口供应到所述溶液罐中；安装在进口顶部的溶液注射器，其将气体污染物溶液注入到待处理的流体中，从而溶解流体的气体污染物；和接收气体污染物溶液的液体光催化处理装置，在其中溶解和液化来自溶液罐的流体的气体污染物，之后分解液化的气体污染物。在一个实施方式中，光催化反应器还包括设置在溶液注射器底部的多孔填充剂，其增加流体的气体污染物与气体污染物溶液之间的接触时间。在另一个实施方式中，光催化反应器还包括设置在液体光催化处理装置与溶液注射器之间的循环装置，其循环气体污染物溶液。在又一个实施方式中，气体污染物溶液可以包括过氧化氢或溶解氧。另一方面，本专利技术提供处理气体污染物的方法，该方法包括以下步骤(i)将待处理的含有气体污染物的流体加入到溶液罐中；(ii)将气体污染物溶液注入溶液罐使得气体污染物溶液与流体的气体污染物接触；和(iii)使溶解和液化有流体的气体污染物的步骤(ii)的气体污染物溶液与光催化剂反应，从而分解流体的液化的气体污染物。在一个实施方式中，方法还包括以下步骤，其中，在步骤(ii)中将气体污染物溶液注入溶液罐时,使注入到溶液罐中的气体污染物通过多孔填充剂来增加流体的气体污染物与气体污染物溶液之间的接触时间。在另一实施方式中，方法还包括以下步骤，其中，在步骤(iii)中，将流体的液化分解的气体污染物循环到溶液罐的注射器以被再次注入到溶液罐中。 在某些实施方式中，气体污染物溶液包括过氧化氢或溶解氧。本专利技术的其他方面和优选实施方式将在下文中进行讨论。附图说明本专利技术的以上和其他特征将参考其某些示例性实施方式来做具体描述。附图仅为说明的目的，并不意在限制本专利技术。图I是示出常规悬浮型光催化反应器的示意图2是示出常规固定型光催化反应器的示意图；图3是示出根据本专利技术的优选实施方式的光催化反应器的构造的示意图；图4是示出根据本专利技术的优选实施方式的液体光催化处理装置的构造的示意图；且图5是图4的液体光催化处理装置的俯视图。列于附图中的附图标记包括对下面进一步讨论的以下元件的参考100:溶液罐101 :进口102:出口103:溶液注射器104 :多孔填充剂 105 :液体光催化处理装置106 :循环泵107 :管道110:光反应处理罐111 :进口112:出口120 :光纤130 :光源140 :不完全分隔物应当理解到，所附的附图并非必然是按比例的，其说明了本专利技术基本原理的各种优选特征的一定程度上简化的代表。本文公开的本专利技术的具体设计特征，包括，例如，具体大小、方向、位置和形状将部分取决于具体的既定用途和使用环境。在附图中，附图标记在几张图中通篇指代本专利技术的相同或等同部件。具体实施例方式在下文中将详细参考本专利技术的各个实施方式，其实施例在所附附图中说明并在后面描述。尽管本专利技术结合示例性实施方式进行描述，但应理解的是本说明书并不意在将本专利技术限制于这些示例性实施方式。相反，本专利技术意在不仅包括示例性实施方式，还包括由所附权利要求所限定的本专利技术的精神和范围内的各种替代形式、修改、等效形式和其它实施方式。本专利技术提供一种，其中该反应器可以通过使用光能使流体(待进行污染物去除处理或气味去除处理)与光催化剂进行反应来分解和除去例如挥发性有机化合物(VOCs)、气味等的气体污染物，以及液体污染物。具体来说，本专利技术的光催化反应器部分地通过改进常规悬浮型光催化反应器(参见图I)而获得，其中所述常规悬浮型光催化反应器因为光催化剂没有被固定而不能容易地分解气体污染物。在某些实施方式中，本专利技术提供一种光催化反应器，其中待处理的流体的气体污染物在气体污染物溶液中溶解和液化，并用液体污染物去除效率高的液体光催化处理装置处理所得的溶液。本专利技术的反应器具有利用光催化剂与具有高流量和高流速的流体的气体污染物间的光催化反应的优本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光催化反应器，包括：溶液罐，待处理的含有气体污染物的流体通过进口供应到所述溶液罐中；安装在所述进口的顶部的溶液注射器，其将气体污染物溶液注入到待处理的所述流体中以使所述流体的气体污染物溶解；和接收所述气体污染物溶液的液体光催化处理装置，在其中溶解和液化来自所述溶液罐的所述流体的气体污染物，之后分解液化的气体污染物。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：裵臣泰，河秀铉，李愿培，高大英，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：