【《光催化反应器的发展研究国内外文献综述》2700字】

PAGE18PAGE光催化反应器的发展研究国内外文献综述随着全球有机物污染情况的加深，寻找处理有机污染物的方法已经成为当今人类面临的最重要的科学技术挑战之一。近年来，该领域的科学家们在降解有机污染物等方面都取得了显著的成果，各种降解技术突飞猛进，使得降解技术在实际应用中越来越广泛。纵观有机污染物的降解技术的应用，光催化技术凭借本身可循环、安全环保和应用广泛等独特优势在各个领域的重要性不言而喻。但是传统的光催化技术光催化反应效率已经不能适应当代有机污染物净化需求了，二氧化钛作为光催化剂能够有效的将有机污染物净化成无污染的二氧化碳、水等无污染的无机物，目前，以二氧化钛作为代表的光催化剂的光催化技术，已经被社会相关行业关注，成为了一种绿色、新型的净化技术。1.1光催化反应器概述1972年FUJISHIMA[1]等发现了二氧化钛能够作为催化剂进行光催化反应可以净化有机污染物后，他们对其进行了深入的研究，并最终寻得其反应原理。而且在不断地提升光催化反应的效率，为整个有机污染物的净化行业提供了巨大的帮助。CAREY[2]在1976年报道了：在紫外光照射下，二氧化钛作为催化剂的情况下能够将难分解的顽固有机污染物多氯联苯脱氯进行降解，为大家打开了光催化反应技术的新大门。VIDAL[2]1999提出用太阳光作为新的反应光源，二氧化钛作为新的光催化剂对水中的有机污染物的降解能够起到很显著的作用。太阳光能作为一种清洁、免费的能源，能够在当今能源短缺的时代，让人们看到了净化的未来。从各种光催化剂的制备、催化仪器的改进等等很多研究者们做了大量的工作。40年来，为了研究制造可以讲解有机污染物的光催化器，他们付出了很多努力。太阳光中的激发光在地球的大气层中可以没有任何消耗，并且能够到达地球和光催化剂的表面，我们可以利用太阳这个清洁低价能源作为光催化反应的激发光源，可以刺激其在催化剂的表面产生电子和电子空穴，从而能够与有机污染物进行反应，让有机污染物分解净化，变成无害的无机物。在大气净化和治理中已经有了很多的成功案例。光催化反应还可以用于有机废气的净化和处理，但是由于众多因素的阻碍，所以，废气净化处理还停留在研究试用阶段。根据现有的光催化剂的形态和光催化反应进行的条件，现在一共有三类型的光催化反应器：（1）多相颗粒状悬浮式光催化反应器；（2）负载式薄膜式光催化反应器；（3）催化剂填充床式光催化反应器；（4）涂膜光式催化反应器。1.1.1多相颗粒状悬浮式光催化反应器(1)悬浮式光催化反应器悬浮式光催化反应器[3]很早就已经开始研发的，最早研发是为了净化含有有机污染物的废水。其优点有很多，比如结构很简单、成本低、操作也方便。悬浮式光催化反应器拥有诸多优点的很大原因在于其催化剂是以颗粒状悬浮分散在反应溶液中，催化剂颗粒与反应溶液中的有机污染物能够充分的接触，保证了催化反应高效率的进行，但是悬浮式光催化反应器还是存在着很多的问题。表1.1悬浮式式光催化反应器的缺点1因为催化剂的颗粒和浓度对悬浮与沉积有影响，会产生二氧化钛的悬浮与沉积。催化剂颗粒太小，悬浮好，但难于分离；太大，易发生沉积。2因为催化剂的颗粒和浓度对光散射和透射有影响[4]，会产生光在二氧化钛的悬浮液的透过问题，催化剂颗粒太大或催化剂的浓度太大，会造成悬浮液浑浊，从而会影响光的穿透，降低光效率。3二氧化钛光催化剂的分离和回收是悬浮式光催化反应器最大的问题[5]，虽然可以通过各种方法来解决催化剂的沉淀、光透的问题，但是二氧化钛的分离回收没有解决。图1.1悬浮式光催化反应器1.1.2负载式光催化反应器负载式光催化反应器[6]是一种可以处理液态污染物、也可以处理气体属于光催化反应器中的多功能反应器。其与其他催化器的不同就在于催化剂的附着方式不同，负载式光催化反应器中的催化剂有两种存在形式，以薄膜的形式涂在反应器的外表、光源灯管的外壁等等，它是一种透明的薄膜；第二种是将二氧化钛吸附在多孔的小颗粒上，然后将其作为填充物放在反应器的中间。当在紫外光源的照射下，二氧化钛就可以与相近的有机污染物进行矿化。（1）填充床式光催化反应器将二氧化钛催化剂涂在玻璃珠的表面，利用三相流化床的原理．就可以建立程可以发生内循环的流化床光催化反应器。图1.2填充床光催化反应器（2）涂膜式光催化反应器涂膜式光催化反应器从结构上来说，没有悬浮式反应器在催化剂方面难以分离回收的问题，涂膜式的光催化反应器的原理是将二氧化钛催化剂以薄膜的形式直接涂在载体上，涂膜式的反应器优点在于涂膜很方便但是无法保证光照面积。涂膜式的板式、管状的虽然没有催化剂分离回收的问题，但是其光照面积很小。（3）多重中空管光催化反应器（图1.3）虽然尽可能的增加了催化剂的表面积，但光照的强度不均匀和涂膜的制备技术方面都存在问题，很难于工业化。图1.3多重中空管反应器（4）盘管式光催化反应器（图1.4）。该反应器的优点在于催化剂的表面积80%都能得到光的照射，并且能够通过选择盘管的长度类改变反应的停留时间，可以提高反应速率。图1.4盘管式光催化反应器（5）转盘式光催化反应器（图1.5）可以通过转动液膜在转盘表面流动产生紊流膜，从而降低流体的传质对反应过程影响。图1.5转盘式光催化反应器参考文献[1]叶典.旋转圆盘光催化反应装置处理工业废水的研究[D].上海交通大学,2018.[2]潘迪.环状多相流化床光催化反应器设计研究[J].河南科技,2018(25):48-51.[3]耿启金,郭庆杰,曹长青,王林同.多相光催化反应器的研究进展[J].化工进展,2008(01):68-73.[4]王骜,仪修佶.TiO2光催化应用综述[J].当代化工研究,2021(08):1-4.[5]MravljakRok,BizjakOžbej,BožičBenjamin,PodlogarMatejka,PodgornikAleš.Flow-ThroughPolyHIPESilver-BasedCatalyticReactor.[J].Polymers,2021,13(6).[6]张国艳,安兴才,陈作雁,刘刚.环形固定床光催化反应器中流场的数值模拟与实验研究[J].甘肃科学学报,2020,32(05):93-100+110.[7]:JavornikGisele.Aninvestigationofscaleeffectandapplicabilityofcompactlightsourcesinmicrochannelreactorsappliedtopollutantabatement.2021[8]李侃,徐云兰,贾金平.TiO2半导体光催化反应器的研究进展[J].环境污染与防治,2011,33(03):78-82+101.[9]钱勇兴.光催化加压反应器的设计及其光催化降解有机物的研究[D].浙江工业大学,2010.[10]卢沿松.分级催化反应器的设计及分级催化作用研究[D].江苏大学,2020.[11]周雪梅.新型光催化空气净化装置对甲醛净化效果测试[D].贵州大学,2020.[12]谈虎.家用水处理终端光催化反应器的设计及性能初步研究[D].华中科技大学,2012.[13]饶瑞晔,毛竹简,郭绍英.颗粒床过滤/催化反应器协同处理废气,2021(05):1-10[2021-06-02].[14]陈明.强化光生物催化降解有毒有机废水及资源转化的新型光纤研究[D].重庆理工大学,2020.[15]王鹏,贾志刚,元继宏,姚晋国.甲烷催化燃烧NOx排放特性的数值模拟[J].北京化工大学学报(自然科学版),2019,46(05):16-22.[16]高晶,徐钰颖,汤家玮,李晓,龙飞,邓保庆.光催化反应器湍流流场的数值模拟[A].中国环境科学学会(ChineseSocietyforEnvironmentalSciences).2019中国环境科学学会科学技术年会论文集（第二卷）[C].中国环境科学学会(ChineseSoc