一种可拆卸可调节的光触媒固定装置的制作方法

1.本申请属于生物制氢反应设备技术领域，具体涉及一种可拆卸可调节的光触媒固定装置。


背景技术：

2.随着经济社会高速发展，能源危机和环境问题成为了制约人类社会可持续发展的主要因素。因此，研究和开发可再生的洁净能源已变得迫在眉睫。生物制氢具有结构简单、能耗低、成本低等诸多优点。在生物制氢的方法中,发酵法生物制氢技术表现出更多的优越性。其中，光发酵产氢与其他生物制氢方法相比具有能量利用率高, 能将产氢与光能利用、有机物的去除有机地耦合在一起的优点, 是最具发展潜力的生物制氢方式之一。与此同时，高效利用清洁廉价、资源丰富的太阳能已经成为二十一世纪科学研究的重要课题。半导体光催化氧化技术是自 20 世纪 70 年代发展起来的一种使用温和的光化学反应去储存和利用太阳能的新型高级氧化技术, 是近年来国际学术界最活跃的研究领域之一。通过半导体光催化技术高效地转化太阳能以进行新能源开发并修复环境，是众多研究人员追求的目标。光催化氧化技术在解决日益严重的水、空气和土壤等环境污染问题和新功能材料开发等方面具有广阔的应用前景。因此，将光发酵产氢与光催化氧化技术相结合，能进一步提高光发酵产氢效率、改善底物利用率和光能转化效率。
3.光催化氧化技术的核心是高效半导体光触媒。tio2由于具有抗化学和光腐蚀、性质稳定、价廉、无毒等优点, 而成为最受青睐的光触媒。目前大多数研究中都将tio2颗粒与废水组成悬浮体系，而悬浮体系由于存在后续分离和回收以及光触媒容易凝聚和中毒等缺点，限制了其实际应用。


技术实现要素：

4.为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提出一种可拆卸可调节的光触媒固定装置，通过将tio2固定在可拆卸易调节的网板支架上，解决现有技术中tio2分离困难和回收利用率低的问题。
5.为了实现上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种可拆卸可调节的光触媒固定装置，所述光触媒固定装置设置于光生物制氢反应器中；
7.光触媒固定装置包括调节杆和网板部；所述网板部包括若干沿竖直方向设置的网板；网板的顶部设有卡接件，调节杆底部的对应位置设有卡接槽，通过卡接件与卡接槽的配合连接，实现网板部与调节杆的可拆卸连接；所述网板的表面喷涂有可再生的tio2光触媒涂层；所述网板上还设有与外部电连接的光源。
8.优选的，所述调节杆分为内杆和外杆，外杆套设于内杆上，且内杠与外杆活动连接，通过调节杆实现对网板部的升降和旋转。
9.进一步优选的，所述外杆的底部设有卡接槽，实现网板部与调节杆的可拆卸连接；
所述内杆的顶部与光生物制氢反应器固定连接，从而将光触媒固定装置固定于光生物制氢反应器中。
10.优选的，所述网板的材质为不锈钢；网板的表面喷涂有由钛酸丁酯、乙酰丙酮、去离子水和丙醇制成的tio2光触媒薄膜，所得tio2光触媒在使用后可通过在h2so4浸渍或uv照射的方式再生。
11.优选的，所述光源为冷光源，进一步的所述光源采用led灯泡或灯带。
12.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
13.1）将光触媒催化剂固定在可拆卸易调节的网板部上，解决了现有技术中光触媒催化剂分离困难和回收利用率低的问题；而且，由于网板部高度、角度均能调节，在反应前或过程中可根据反应体系的变化适时调整参与反应催化剂的量，实现对光生物制氢速率的调控；
14.2）在光触媒固定装置上同时设置了催化剂和光源，从而整合了装置的整体利用效率，简化安装和操作过程；
15.3）本实用新型喷涂的tio2光触媒在使用后可通过h2so4浸渍或uv照射的方式再生，实用性强。
附图说明
16.图1 实施例1可拆卸可调节的光触媒固定装置在光生物制氢反应器中的安装示意图；
17.图2 为图1中网板部2的结构示意图；
18.图3 实施例1中调节杆的结构示意图。
具体实施方式
19.以下结合具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
20.实施例1
21.一种可拆卸可调节的光触媒固定装置，如图1-3所示，所述装置包括调节杆和网板部2；
22.所述网板部2由两块沿竖直方向设置的不锈钢网板焊接组成，使网板部2整体呈x结构；网板部2的顶部设有卡扣5，卡扣5与调节杆底部对应位置开设的卡槽13相卡接，从而实现网板部2与调节杆的可拆卸连接。网板部2的外表面喷涂有由钛酸丁酯、乙酰丙酮、去离子水和丙醇制成的tio2光触媒薄膜。为了提高催化效率，网板部2上还设有led灯泡3；led灯泡3位于网板部2远离调节杆1的端部；led灯泡3与设于外部的电源电连接；
23.所述调节杆分为内杆11和外杆12，外杆12套设于内杆11上；内杆11与外杆12的连接处设有轴承（图中未标出），外杆12通过螺栓与轴承固定连接；轴承的内侧壁设有滑轨（图中未画出），内杆11的对应位置设有滑槽，滑轨与滑槽的尺寸相适配实现滑轨与滑槽的配合连接。通过轴承以及滑轨、滑槽的设置，可实现内杆11和外杆12的水平相对位置与竖直相对位置可调整，进而控制网板部2的升降和旋转。
24.本实施例所述光触媒固定装置在使用时安装在光生物制氢反应装置内：先将内杆11的顶部与光生物制氢反应装置10固定连接；然后在光生物制氢反应装置10内注入反应
液，根据反应体积调整网板部2的浸入位置；打开电源，开启led灯泡3进行光生物制氢反应；待反应结束后将网板部2取下，并置于0.5mol/l h2so4浸渍30min，于120℃干燥3h或者在uv下照射4h即可实现上述光触媒的再生。
25.实施例2
26.一种可拆卸可调节的光触媒固定装置，所述装置包括调节杆和网板部。
27.与实施例1不同之处在于，所述网板部由4块沿竖直方向设置、且彼此之间呈一定夹角的网板组成；每个网板的顶部均设有卡扣；外杆底部的对应位置开设有与网板数量一致的卡槽，通过卡槽与卡扣的配合连接，将网板固定于调节杆底部，并易于拆卸。
28.实施例2与实施例1中采用了不同的网板数量和结构，从而实现对体系中参与反应的光触媒催化剂负载量的调控，并能调节光源对网板上光触媒的照射角度。两种技术方案均能实现本申请想要达到的技术效果，其他不改变实质性内容的调整也应包含在本实用新型的保护范围内。


技术特征：
1.一种可拆卸可调节的光触媒固定装置，其特征在于：所述光触媒固定装置设置于光生物制氢反应器中；光触媒固定装置包括调节杆和网板部；所述网板部包括若干沿竖直方向设置的网板；网板的顶部设有卡接件，调节杆底部的对应位置设有卡接槽，通过卡接件与卡接槽的配合连接，实现网板部与调节杆的可拆卸连接；所述网板的表面喷涂有可再生的tio2光触媒涂层；所述网板上还设有与外部电连接的光源。2.如权利要求1所述的光触媒固定装置，其特征在于：所述调节杆分为内杆和外杆，外杆套设于内杆上，且内杆与外杆活动连接，通过调节杆实现对网板部的升降和旋转。3.如权利要求2所述的光触媒固定装置，其特征在于：所述外杆的底部设有卡接槽，实现网板部与调节杆的可拆卸连接；所述内杆的顶部与光生物制氢反应器固定连接，从而将光触媒固定装置固定于光生物制氢反应器中。4.如权利要求1所述的光触媒固定装置，其特征在于：所述网板的材质为不锈钢；网板的表面喷涂有由钛酸丁酯、乙酰丙酮、去离子水和丙醇制成的tio2光触媒薄膜。5.如权利要求1-4任一项所述的光触媒固定装置，其特征在于：所述光源为冷光源。

技术总结
本实用新型属于生物制氢反应设备技术领域，具体涉及一种可拆卸可调节的光触媒固定装置。所述光触媒固定装置设置于光生物制氢反应器中；光触媒固定装置包括调节杆和网板部；所述网板部包括若干沿竖直方向设置的网板；网板的顶部设有卡接件，调节杆底部的对应位置设有卡接槽，通过卡接件与卡接槽的配合连接，实现网板部与调节杆的可拆卸连接；所述网板的表面喷涂有可再生的TiO2光触媒涂层；所述网板上还设有与外部电连接的光源。所述装置通过将TiO2固定在可拆卸易调节的网板部上，解决现有技术中TiO2分离困难和回收利用率低的问题。分离困难和回收利用率低的问题。分离困难和回收利用率低的问题。


技术研发人员：岳田 蒋丹萍 张全国 金鹏 张学婷 刘泽先 杨佳斌 水雪楠
受保护的技术使用者：河南农业大学
技术研发日：2021.08.17
技术公布日：2022/1/25