DE10216477A1

Reactor and method for treating fluids by using photocatalysts coupled with phosphorescent solids

Abstract

The invention relates to a reactor for carrying out photocatalyzed reactions in liquid or gaseous reaction media, comprising a reactor vessel with a solid photocatalyst, supply and discharge lines, mixing devices and a device for supplying electromagnetic radiation containing microradiators, which absorb the electromagnetic radiation and in time delayed light emitting, which stimulates the photocatalyst and a method for performing photocatalytic reactions, wherein solid PK suspended in the liquid or gaseous reaction medium and by means of microradiators, which are charged to an electromagnetic radiation source and emit this energy delayed in time, are activated.

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16 claims: 8 independent, 8 dependent

  1. 1
    Reaktor zur Durchführung photokatalysierter Reaktionen in flüssigen oder gasförmigen Reaktionsmedien bestehend aus einem Reaktorbehälter mit einem festen Photokatalysator, Zu- und Abführungsleitungen, Mischvorrichtungen und einer Vorrichtung zum Zuführen von elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet , daß Mikroradiatoren enthalten sind, welche geeignet sind, die elektromagnetische Strahlung zu absorbieren und zeitlich verzögert Licht abzustrahlen, welches den Photokatalysator anregt.
  2. 2
    Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquelle an einer strahlungsdurchlässigen Wand oder im Inneren des Reaktorbehälters angebracht ist und die Mischvorrichtung geeignet ist, die MR aus dem Inneren des Reaktorbehälters an die Strahlungsquelle und zurück zu befördern.
  3. 3
    Reaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Zuführen von elektromagnetischer Strahlung aus einer Lampe und einem Flüssigkeitskanal besteht, welcher über Transportleitungen und Fördereinrichtungen für die Mikroradiatoren mit dem Reaktorbehälter verbunden ist.
  4. 4
    Reaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lampe stabförmig ausgebildet ist und von dem Flüssigkeitskanal mantelförmig umgeben ist.
  5. 5
    Reaktor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälter mit einer Vorrichtung zur Separierung der MR von den PK und/oder dem Reaktionsmedium versehen ist.
  6. 6
    Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 5, zur Oxidation von organischen Verunreinigungen in Wasser oder Abwasser, dadurch gekennzeichnet, daß Zuleitungen für Luft oder Sauerstoff und Ableitungen für die Abgase vorgesehen sind.
  7. 7
    Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reaktorbehälter ein Wirbelreaktor, ein Durchfluß- oder Rohrreaktor, ein Festbettreaktor oder ein Rührkesselreaktor ist.
  8. 8
    Reaktor nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die PK einen Partikeldurchmesser von 1 nm bis 100 µm in Suspensionsreaktoren oder 1 µm bis 1 mm in Wirbelbettreaktoren oder Festbettreaktoren aufweisen.
  9. 9
    Reaktor nach den Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß die MR eine Phosphoreszenzhalbwertzeit von 5 Sekunden bis 30 Minuten aufweisen und eine Korngröße von 1 nm bis 1 mm, vorzugsweise 10 µm bis 0,5 mm besitzen.
  10. 10
    MR zur Verwendung in Reaktoren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem phosphoreszierenden Material bestehen, welches auf einen Träger aufgezogen und gegebenenfalls mit einer strahlungsdurchlässigen Schicht abgedeckt ist.
  11. 11
    MR gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus magnetischem Material besteht.
  12. 12
    Verfahren zum Durchführen photokatalytischer Reaktionen, dadurch gekennzeichnet, daß feste PK in dem flüssigen oder gasförmigen Reaktionsmedium suspendiert oder auf einer Oberfläche aufgezogen ist und mittels Mikroradiatoren, die an einer elektromagnetischen Strahlungsquelle aufgeladen sind und diese Energie zeitlich verzögert abstrahlen, aktiviert werden.
  13. 13
    Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die MR nach Aktivierung der Energie wieder an der Strahlungsquelle vorbeigeleitet und erneut aufgeladen werden.
  14. 14
    Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die MR von den PK und/oder dem Reaktionsmedium separiert werden bevor sie zu einer separaten Strahlungsquelle geführt und aktiviert werden, um anschließend wieder in das Reaktionsmedium zurückgeführt zu werden.
  15. 15
    Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die photokatalytische Reaktion eine Oxidation organischer Verbindungen in wäßriger Lösung ist.
  16. 16
    Verfahren nach den Ansprüchen 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysator TiO 2 -Körner und die MR Glaspartikel sind, die mit seltenen Erden dotiert sind und die mit UV-Licht oder sichtbarem Licht angeregt werden können.
Independent claims16