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光催化反应釜的研究现状及可行性分析

时间:2020-02-11 点击次数:113
   最早出现的光催化反应釜是为在实验室中进行研究而设计的,其结构简单,操作方便。反应釜主体为一敞开的容器,并置于磁力搅拌机上,反应液在荧光或紫外灯的照射下反应,灯与液面的距离可调,现在仍有许多研究者用这种反应釜来评价催化剂的活性或进行污染物降解规律的研究。
  目前应用较为广泛的光催化反应釜是一种间歇式分批反应釜它的特点是采用纳米TiO2粉体形成的悬浆体系。但悬浆体系最大的问题是TiO2难以回收,要将催化剂粉末颗粒从流动相中分离出来,一般需经过滤、离心、混凝、絮凝等方法,因而反应釜只能为间歇式分批反应釜,即每处理一批就要进行一次分离,使处理过程过于复杂,还增加了经济成本。因此,将催化剂固定在载体上,制成负载型光催化反应釜已成为主要的研究方向。将TiO2负载后可将其作为固定相,待处理废水或气体作为流动相,一般不存在后处理问题,可实现连续化处理,便于设计出各种实用化、商品化、工业化的光化学反应釜。
  采用中间配有紫外灯和石英管的不锈钢光催化反应釜,反应釜底部安装曝气板,通过流量计调节曝气量。将溶剂萃取后富集硫化物的FCC汽油(萃取相)加入反应釜,加入负载型TiO2催化剂,在紫外灯的照射下,发生光化学反应,在不同时间取样分析,测其硫含量。通过该实验的实验数据验证此光化学反应釜的可行性。
  在此实验中,从光的量子性出发,考虑反应釜的几何构形、光源的形状及催化剂的表面特性、光强度对光化学反应的影响,采用间歇操作反应釜,采用浸没式,光源位于反应釜的轴心。
  为简化此反应,在建立模型过程中做出假设:
  1.反应釜处于等温稳态操作;
  2.光化学反应在催化剂表面进行;
  3.垂直于光线传播方向的催化剂表面为有效反应表面;
  4.忽略紫外光轴向发散和反应物轴向扩散,仅考虑反应物径向扩散和紫外光径向发散;
  5.反应物、催化剂和溶剂以光量子的形式吸收紫外光,且没有积累;
  6.忽略反应产物和中间产物对紫外光的吸收;
  7.忽略紫外灯衰减的影响;
  8.将紫外灯简化成一条直线并与反应釜轴线重合。

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