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光催化反應(yīng)釜的研究現(xiàn)狀及可行性分析

更新時(shí)間:2020-02-11 點(diǎn)擊次數(shù):1264
   早出現(xiàn)的光催化反應(yīng)釜是為在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行研究而設(shè)計(jì)的,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,操作方便。反應(yīng)釜主體為一敞開(kāi)的容器,并置于磁力攪拌機(jī)上,反應(yīng)液在熒光或紫外燈的照射下反應(yīng),燈與液面的距離可調(diào),現(xiàn)在仍有許多研究者用這種反應(yīng)釜來(lái)評(píng)價(jià)催化劑的活性或進(jìn)行污染物降解規(guī)律的研究。
  目前應(yīng)用較為廣泛的光催化反應(yīng)釜是一種間歇式分批反應(yīng)釜它的特點(diǎn)是采用納米TiO2粉體形成的懸漿體系。但懸漿體系大的問(wèn)題是TiO2難以回收,要將催化劑粉末顆粒從流動(dòng)相中分離出來(lái),一般需經(jīng)過(guò)濾、離心、混凝、絮凝等方法,因而反應(yīng)釜只能為間歇式分批反應(yīng)釜,即每處理一批就要進(jìn)行一次分離,使處理過(guò)程過(guò)于復(fù)雜,還增加了經(jīng)濟(jì)成本。因此,將催化劑固定在載體上,制成負(fù)載型光催化反應(yīng)釜已成為主要的研究方向。將TiO2負(fù)載后可將其作為固定相,待處理廢水或氣體作為流動(dòng)相,一般不存在后處理問(wèn)題,可實(shí)現(xiàn)連續(xù)化處理,便于設(shè)計(jì)出各種實(shí)用化、商品化、工業(yè)化的光化學(xué)反應(yīng)釜。
  采用中間配有紫外燈和石英管的不銹鋼光催化反應(yīng)釜,反應(yīng)釜底部安裝曝氣板,通過(guò)流量計(jì)調(diào)節(jié)曝氣量。將溶劑萃取后富集硫化物的FCC汽油(萃取相)加入反應(yīng)釜,加入負(fù)載型TiO2催化劑,在紫外燈的照射下,發(fā)生光化學(xué)反應(yīng),在不同時(shí)間取樣分析,測(cè)其硫含量。通過(guò)該實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)驗(yàn)證此光化學(xué)反應(yīng)釜的可行性。
  在此實(shí)驗(yàn)中,從光的量子性出發(fā),考慮反應(yīng)釜的幾何構(gòu)形、光源的形狀及催化劑的表面特性、光強(qiáng)度對(duì)光化學(xué)反應(yīng)的影響,采用間歇操作反應(yīng)釜,采用浸沒(méi)式,光源位于反應(yīng)釜的軸心。
  為簡(jiǎn)化此反應(yīng),在建立模型過(guò)程中做出假設(shè):
  1.反應(yīng)釜處于等溫穩(wěn)態(tài)操作;
  2.光化學(xué)反應(yīng)在催化劑表面進(jìn)行;
  3.垂直于光線傳播方向的催化劑表面為有效反應(yīng)表面;
  4.忽略紫外光軸向發(fā)散和反應(yīng)物軸向擴(kuò)散,僅考慮反應(yīng)物徑向擴(kuò)散和紫外光徑向發(fā)散;
  5.反應(yīng)物、催化劑和溶劑以光量子的形式吸收紫外光,且沒(méi)有積累;
  6.忽略反應(yīng)產(chǎn)物和中間產(chǎn)物對(duì)紫外光的吸收;
  7.忽略紫外燈衰減的影響;
  8.將紫外燈簡(jiǎn)化成一條直線并與反應(yīng)釜軸線重合。

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