光催化氧化反應(yīng)器設(shè)計綜述

時間：2024-12-25作者：杭州川一實驗儀器有限公司瀏覽：314

目前, 用金屬氧化物半導(dǎo)體作催化劑進行光催化氧化降解**污染物的研究, 已引起了國內(nèi)外眾多學(xué)者的關(guān)注[1] 。為了提高光催化氧化反應(yīng)效率，光催化氧化反應(yīng)器是**的。應(yīng)用光催化氧化反應(yīng)器可進行化學(xué)氧化、光氧化、光化學(xué)氧化、光催化氧化和光化學(xué)催化氧化等多種類型氧化反應(yīng), 并可進行多種組合試驗, 為環(huán)境科研、環(huán)境工程提供試驗設(shè)備, 亦可為高等院校師生提供教學(xué)試驗設(shè)備。光催化氧化反應(yīng)器的設(shè)計遠比傳統(tǒng)的化學(xué)反應(yīng)器復(fù)雜,除了涉及質(zhì)量傳遞與混合、反應(yīng)物與催化劑的接觸、流動方式、反應(yīng)動力學(xué)、催化劑的安裝、溫度控制等問題外,還考慮光輻射這一重要因素。目前已有多種形式的光催化氧化反應(yīng)器應(yīng)用于光降解的研究及實際廢水的處理,并了一些成果,但同時也暴露出許多問題,為此有許多人從不同的角度對如何提高光催化氧化反應(yīng)器的效能及實用性開展了大量的工作[2]。
1 光催化氧化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)形式 催化劑以兩種形式存在于反應(yīng)器中:一是光催化劑顆粒分散于整個反應(yīng)器系統(tǒng)中,二是光催化劑顆粒固定在載體上(如反應(yīng)器壁或尼龍絲網(wǎng)等) ,據(jù)此可將相應(yīng)的反應(yīng)器形式稱為懸浮式和固定式。
懸浮式是TiO2粉末直接與廢水混合組成懸浮體系。優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，能充分利用催化劑活性[3]。缺點是存在固液分離問題，無法連續(xù)使用；易流失；懸浮粒子阻擋光輻射深度， TiO2 =0.5mg/m3左右，反應(yīng)速度達到限[4]。 固定式是TiO2粉末噴涂在多孔玻璃、玻璃纖維或玻璃板上。優(yōu)點是TiO2不易流失，可連續(xù)使用；缺點是催化劑固定后降低了活性[5]。固定式又分非填充式和填充式兩種。非填充式固定床型：以燒結(jié)或沉積法直接將光催化劑沉積在反應(yīng)器內(nèi)壁，部分光催化表面積與液相接觸。填充式固定床型：燒結(jié)在載體上，然后填充到反應(yīng)器里，與非填充式固定床型相比，增大了光催化劑與液相接觸面積，克服了懸浮型固液分離問題。
Geisen 等[6 ]針對典型化合物二氯yi酸(DCA) 的降解分別進行了懸浮式TiO2和固定式TiO2 液膜反應(yīng)器( Flow-Film Reactor ，F(xiàn)FR) 研究，結(jié)果表明：與固定式催化劑反應(yīng)系統(tǒng)相比，懸浮式系統(tǒng)能夠獲得高的DCA降解率,達到了固定式系統(tǒng)的3倍，這是因為催化劑的固定限制了傳質(zhì)和降低了光催化活性。因此，如果能夠通過固/ 液分離技術(shù)實現(xiàn)TiO2顆粒與處理水的分離及回收利用,那么懸浮式反應(yīng)器將比固定式反應(yīng)器有著明顯的優(yōu)勢。為此，Xi等[7 ]采用帶有斜板和不帶有斜板的沉淀池及微濾膜繼續(xù)進行了懸浮催化劑的分離研究:當(dāng)進水的催化劑濃度> 5 g/ L、pH 在零電荷點附近時，通過沉淀作用可以對Degussa P 25 TiO2 實現(xiàn)分離；在沉淀池內(nèi)添加斜板可以減少沉淀面積，確保出水濃度< 5 mg TiO2/ L ：為進一步降低出水TiO2 濃度,可采用微波技術(shù)同時實現(xiàn)TiO2 和病菌的截留。此外，膜對高分子物質(zhì)的截留將增加其在光反應(yīng)器內(nèi)的濃度，從而獲得較高的反應(yīng)速率。
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