光催化反应器的设计课件

1、光催化反应器的设计1 光催化反应器的设计光催化反应器的设计 光催化反应器的设计2 目录目录 1 234 绪论 光催化反应 展望 致谢 器的设计 光催化反应器的设计3 1.1.绪论绪论 1.11.1选题背景选题背景 随着现代工农业的发展，伴随有大量有毒难 降解污染物排入环境中，特别是江、河、湖、海， 这对环境产生了严重的污染和破坏。 光催化氧化技术作为一种真正环境友好的新 型绿色污染处理技术，有高效节能、操作简便、 反应条件温和、可减少二次污染等众多优点。 光催化反应器作为光催化氧化反应的主体设 备，决定了对光源的利用率和催化剂活性的发挥 等问题，进而影响着光催化反应的效率。 光催化反应器的设计

2、4 光催化反应器的类型 光催化反应器的类型 光源光源 操作方式操作方式 光源的照光源的照 射方式射方式 催化剂存催化剂存 在形式在形式 紫外灯光催化反应器紫外灯光催化反应器 太阳能光催化反应器太阳能光催化反应器 间歇式光催化反应器间歇式光催化反应器 连续流动式光催化反应器连续流动式光催化反应器 聚光式光催化反应器聚光式光催化反应器 非聚光式光催化反应器非聚光式光催化反应器 悬浮式光催化反应器悬浮式光催化反应器 负载式光催化反应器负载式光催化反应器 1.21.2 光催化反应器的设计5 悬浮式光催化反应器负载式光催化反应 器 催化剂催化剂 存在形存在形 式式 粉末粉末状状分散悬浮于待处分散悬浮于待

3、处 理液理液 固定在载体（涂膜、固定在载体（涂膜、 三维多孔小颗粒）三维多孔小颗粒） 优优 点点 结构简单，操作方便，结构简单，操作方便， 催化剂与待处理液接触催化剂与待处理液接触 良好，反应效率高良好，反应效率高 催化剂与反应液分离催化剂与反应液分离 容易容易 缺缺 点点 催化剂与反应液分离困催化剂与反应液分离困 难难 催化剂制备复杂，催化剂制备复杂，存存 在反应过程中的传质在反应过程中的传质 限制和光传递的问题限制和光传递的问题 光催化反应器的设计6 2.2.光催化反应器的设计光催化反应器的设计 2.12.1设计思路设计思路 本设计针对三相态的反应液，结合悬浮本设计针对三相态的反应液，结合

4、悬浮 式和负载式两种反应器的优点，选用一种磁式和负载式两种反应器的优点，选用一种磁 性负载式催化剂，建立磁场，设计出三相内性负载式催化剂，建立磁场，设计出三相内 循环可磁性分离的光催化反应器。循环可磁性分离的光催化反应器。 光催化反应器的设计7 光催化反应器的设计因素光催化反应器的设计因素 反应器的几何形状反应器的几何形状 催化剂存在的状态催化剂存在的状态 光源光源 设备选型设备选型 尺寸计算尺寸计算 2.22.2光催化反应器的设计因素光催化反应器的设计因素 光催化反应器的设计8 2.32.3光催化反应器的结构设计光催化反应器的结构设计 光催化反应器的设计9 光催化反应器的设计10 根据电生磁

5、的 原理，将一条的金 属导线在反应器外 壁上沿一个方向缠 绕起来，形成螺线 管，通电流，可产 生磁场。 光催化反应器的设计11 光催化反应器的三视图 光催化反应器的设计12 2.4光催化反应器的流动状态光催化反应器的流动状态 气体带动催化剂颗 粒流动并使之悬浮于 待处理液中，进行循 环光催化反应。 处理完毕后，通 电流，将催化剂分离 回收。 光催化反应器的设计13 2.5光催化剂的选择光催化剂的选择 TiO2作为一种半导体，具有较高的催化活 性、化学稳定性、耐光腐蚀性，是一种比较 理想的光催化剂，它对大部分的有机物都有 很好的降解，而且清洁无毒。 本设计选用Fe3O4/TiO2/MCM-41作

6、为催化 剂，磁性好、比表面积大、表面活性高、催 化效率高。 光催化反应器的设计14 光源圆柱型直管低压汞灯，功率20W 气体分布 器 多孔管状气体分布器 挡板连融透明石英玻璃管 外管有机玻璃丙烯酸树脂板 2.62.6光催化反应器的设备选型光催化反应器的设备选型 光催化反应器的设计15 2.7光催化反应器的尺寸计算光催化反应器的尺寸计算 设计反应器的尺寸思路：光照面积与溶液体 积的比值(A/V)越大，光催化效率越高。 反应区沉降区底部反应器 R50mm75mm50mm75mm H 275mm275mm50mm415mm V 1375 mL1649 mL425 mL6144 mL 光催化反应器的设

7、计16 光催化反应器的尺寸标注如下： 光催化反应器的设计17 4.4.光催化反应器的优势光催化反应器的优势 u 圆柱形的几何形状，中灯外反应区的结构， 使得反应器内的光照均匀，光能利用率大； u气体分布器使得催化剂悬浮于反应液中，与 反应液接触充分，催化效率高； u磁场的建立使得催化剂的分离回收方便； u内循环的设置使得反应的停留时间加大，增 大反应效率； u反应器可连续循环处理反应液。 光催化反应器的设计18 3.3.展望展望 磁场的电路设计还需进一步研究优化。 对多相体系的光辐射模型做更多的研究， 将结构更加优化，使得光催化效率更高。 目前，对光催化反应器的研究还仅仅限 于实验室研究，还需更多的研究为它的工 业化