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实验型光催化反应器的结构设计分析

   目前,用金属氧化物半导体作催化剂进行光催化氧化降解有机污染物的研究,引起了国内外众多学者的关注。为了提高光催化氧化反应效率,实验型光催化反应器是必不可少的。应用实验型光催化反应器可进行化学氧化、光氧化、光化学氧化、光催化氧化和光化学催化氧化等多种类型氧化反应,并可进行多种组合试验,为环境科研、环境工程提供试验设备,亦可为高等院校师生提供教学试验设备。实验型光催化反应器的设计远比传统的化学反应器复杂,除了涉及质量传递与混合、反应物与催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的安装、温度控制等问题外,还必须考虑光辐射这一重要因素。目前已有多种形式的实验型光催化反应器应用于光降解的研究及实际废水的处理,并取得了一些成果,但同时也暴露出许多问题,为此有许多人从不同的角度对如何提高实验型光催化反应器的效能及实用性开展了大量工作。
  以实验型光催化反应器为例,设计步骤如下:
  1.灯的选择:灯源必须能够提供具有半导体带隙能的光子,可以用发射波长或者较短波长的灯作为辐射源。能发射300~410 nm连续的宽波带的光,并在355 nm处有一个峰值,因此实验型光催化反应器选用了黑光灯。
  2.实验型光催化反应器的几何形状及结构:反应器采用与灯同样的圆筒形状。液膜沿着带灯和反应器中心轴的外壁流下,或沿着灯安装中心轴柱的内表面流过。后者的结构可以不加反射器,使光子的利用最优。
  3.实验型光催化反应器尺寸的确定:反应器尺寸对光子吸收率的影响可通过假设一个辐射源模式进行分析,对于长径比较大的灯可以用线型辐射源模式。
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