一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，特別是可以提高懸浮型光催化反應(yīng)器光能利用率和反應(yīng)器效率的顆粒，屬于反應(yīng)工程技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光化學(xué)反應(yīng)是一種特殊的反應(yīng)，其最主要的特征是有光源的存在，并且光子對反應(yīng)有很大的影響。如果將光子看作一種反應(yīng)物，但這種反應(yīng)物的獨特性質(zhì)使得光反應(yīng)器的行為在很大程度上不同于一般的化學(xué)反應(yīng)器。一般來說，光反應(yīng)器的選型應(yīng)包括光源、透光材料、反應(yīng)器幾何形狀的確定等。對于懸浮型光催化反應(yīng)器，除了上述因素，還要特別考慮反應(yīng)體系中液相對光傳遞的影響，以使光輻射能與反應(yīng)介質(zhì)更好的接觸，充分利用光能。這是因為只有催化劑吸收了適當(dāng)?shù)墓庾硬拍鼙患せ疃哂写呋钚浴?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒。
[0004]本發(fā)明的目的之一是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、使用方便、適用范圍廣、性能穩(wěn)定的顆粒，應(yīng)用于懸浮型光催化反應(yīng)器可以提高光能的利用率和反應(yīng)器的效率。
[0005]本發(fā)明的目的之二是在懸浮型光催化反應(yīng)器內(nèi)液相中加入一種空心橢球型鋼化石英玻璃顆粒，通過顆粒表面的凹陷區(qū)多次反射(或折射)光，提高光能利用率，進(jìn)而提升反應(yīng)器效率。
[0006]本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是:
一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒為空心橢球型，殼體材質(zhì)為鋼化石英玻璃，殼體外壁(顆粒表面)有不規(guī)則凹陷。
[0007]一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，通過調(diào)節(jié)內(nèi)部空間的大小調(diào)整顆粒的密度。顆粒的密度與光催化反應(yīng)器內(nèi)液體的密度之比控制在0.95?1.05之間，因而顆?？梢詰腋≡诠獯呋磻?yīng)器內(nèi)，并隨光催化反應(yīng)器內(nèi)液體流動而運動，均勻分散于液相內(nèi)部，不會發(fā)生聚集。
[0008]一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，殼體材質(zhì)為鋼化石英玻璃，光學(xué)性能極佳，確保顆粒能將大部分照射到其表面上的光反射(或折射)，極大的減少了光的散失，同時硬度和價格等因素也能滿足實際應(yīng)用的需要。
[0009]一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，長軸與短軸之比控制在1.5?2.5之間。光照射到其表面上，反射(或折射)的角度不是固定值，而是一個很寬的范圍，多角度的反射(或折射)最大程度的避免了光的流失。
[0010]一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，短軸長度控制在0.5?3.0 _之間，以適應(yīng)不同規(guī)格反應(yīng)器的要求。一般來說，反應(yīng)器體積較少，顆粒短軸也較短。
[0011 ] 一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，顆粒表面有若干不規(guī)則凹陷，凹陷區(qū)的深度與顆粒短軸之比為0.0l?0.02，拓展光的反射(或折射)角度。
[0012]一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，顆粒表面有若干不規(guī)則凹陷，凹陷區(qū)總面積與顆粒表面積之比為0.3?0.9，提高光的反射(或折射)率。
[0013]一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，使用是直接加入懸浮型光催化反應(yīng)器內(nèi)液相中即可，但其體積濃度應(yīng)控制在10%?40%之間，由于反應(yīng)器內(nèi)顆粒數(shù)量很大，光可以在液相中形成多次反射(或折射)，因而光能利用率大幅提高，同時也提升了反應(yīng)器效率。
[0014]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，存在明顯的優(yōu)點在于:(1)使用方便，直接加入即可；(2)適用范圍廣，適合各種反應(yīng)體系和不同尺寸的反應(yīng)器；(3)性能穩(wěn)定、耗損小，可重復(fù)使用；
(4)結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低。
【附圖說明】
[0015]附圖1為本發(fā)明提供的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒之半剖圖。圖左側(cè)為顆粒內(nèi)部結(jié)構(gòu)，I一玻璃殼體，2—中間腔體，右側(cè)為顆粒外表面，3—顆粒表面凹陷。
[0016]附圖2為本發(fā)明原理示意圖。圖中4一懸浮型光催化反應(yīng)器，5—反應(yīng)液體，6—本發(fā)明提供的顆粒，7—光軌跡。
[0017]圖中的懸浮型光催化反應(yīng)器加入本發(fā)明提供的顆粒后，光射到顆粒表面后形成多次反射(或折射)，使得光運動的軌跡變得極其復(fù)雜，這樣就充分利用了光能，提高了反應(yīng)的效率。
【具體實施方式】
[0018]為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、特點及功效，茲例舉以下實施例，詳細(xì)說明如下。
[0019]實施例1。
[0020]某懸浮型光催化反應(yīng)器用于光催化分解水制氫過程。反應(yīng)器尺寸為Φ200X400，受光面為頂面，光源為紫外燈1.5kw。催化劑為納米T12,溶液體系為質(zhì)量濃度15%丙三醇溶液。常規(guī)工況下，制氫速率為12 μπιο?/h，光能利用率為4.8%。
[0021]測量準(zhǔn)則:①產(chǎn)氫速率:氣相色譜法'②光利用率:太陽能光催化分解水制氫體系的能量轉(zhuǎn)化效率與量子產(chǎn)率計算(GB/T 26915-2011)，下同。
[0022]根據(jù)光催化水解制氫過程及懸浮型反應(yīng)器的特點，按本發(fā)明提供的技術(shù)方案加工顆粒，提高光能的利用率。顆粒性質(zhì)如下:鋼化石英玻璃空心橢球體，短軸I mm，長軸2 mm,密度1.01 g/cm3，不規(guī)則凹陷如附圖2，凹陷區(qū)面積為顆粒表面積的75%
丙三醇溶液體系中加入本發(fā)明提供的顆粒后(體積含量為35%)，可相同的工況下，制氫速率為14 ymol/h，提高了 16% ;光能利用率為7.4%，提高了 54%，效果顯著。
[0023]實施例2。
[0024]某懸浮型光催化反應(yīng)器用于光催化分解水制氫過程。反應(yīng)器尺寸為Φ200X400，受光面為頂面，光源為紫外燈1.5kW。催化劑為納米T12,溶液體系為質(zhì)量濃度15%丙三醇溶液。常規(guī)工況下，制氫速率為12 μπιο?/h，光能利用率為4.8%。
[0025]測量準(zhǔn)則:①產(chǎn)氫速率:氣相色譜法'②光利用率:太陽能光催化分解水制氫體系的能量轉(zhuǎn)化效率與量子產(chǎn)率計算(GB/T 26915-2011)，下同。
[0026]根據(jù)光催化水解制氫過程及懸浮型反應(yīng)器的特點，按本發(fā)明提供的技術(shù)方案加工顆粒，提高光能的利用率。顆粒性質(zhì)如下:鋼化石英玻璃空心橢球體，短軸0.5 _，長軸1.5mm，密度1.02 g/cm3，不規(guī)則凹陷如附圖2，凹陷區(qū)面積為顆粒表面積的60%。
[0027]反應(yīng)器中在加入本發(fā)明提供的顆粒，將光源更換為1.25 kW紫外燈，制氫速率為12ymol/h，保持不變，但可節(jié)約16%的電能；光能利用率為6.6%，提高了 37%，效果顯著。
【主權(quán)項】
1.一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒為空心橢球型，殼體材質(zhì)為鋼化石英玻璃，殼體外壁(顆粒表面)有不規(guī)則凹陷。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒使用時直接加入懸浮型光反應(yīng)器內(nèi)液相中，體積濃度在10%?40%之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒長軸與短軸之比在1.5?2.5之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒短軸長度在0.5?3.0 mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒密度與光催化反應(yīng)器內(nèi)液相密度之比在0.95?1.05之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒表面(殼體外壁)凹陷區(qū)的深度與顆粒短軸之比為0.01?0.02。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特征在于:顆粒表面凹陷區(qū)總面積與顆粒表面積之比為0.3?0.9。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種懸浮型光催化反應(yīng)器用的顆粒，其特點是：顆粒為空心橢球型，殼體材質(zhì)為鋼化石英玻璃，殼體外壁（顆粒表面）有不規(guī)則凹陷。顆粒加入懸浮型光催化反應(yīng)器后，隨著反應(yīng)器內(nèi)液體流動而均勻分布。當(dāng)光照射到顆粒表面時，顆粒表面不規(guī)則凹陷可將光反射（或折射）到不同方向。由于反應(yīng)器內(nèi)顆粒很多，光可以在液相中形成多次反射（或折射），因而光能利用率大幅提高，同時也提升了反應(yīng)器效率。本發(fā)明提供的顆粒具有結(jié)構(gòu)簡單、制造成本低、使用方便、適用范圍廣、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于光催化反應(yīng)過程。
【IPC分類】B01J19-12, B01J19-30
【公開號】CN104707556
【申請?zhí)枴緾N201510132686
【發(fā)明人】王晉剛, 鄭浩
【申請人】水沐清源（天津）能源環(huán)境技術(shù)有限公司
【公開日】2015年6月17日
【申請日】2015年3月25日