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环状多相流化床光催化反应器设计研究作者：潘迪来源：《河南科技》2018年第25期摘要：本文采用负载型TiO2/活性氧化铝颗粒作为光催化剂，按照环状光催化反应器的设计要点对反应器进行设计，重点考虑辐射能的分布、催化剂颗粒的流化性和光负荷值，并对光源、制造材料和导流板位置进行选择和设计。
该设计从理论层面进行，对同类光催化反应器的设计具有一定的借鉴意义。
关键词：光催化反应器;光催化剂;循环流化床;光负荷值中图分类号：X703.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2018）25-0048-04光催化反应器是光催化技术实际应用的载体。
根据反应器的外形，可将光催化反应器分为管式反应器、板式反应器、釜式反应器和环状反应器等。
环状反应器以线状紫外光源为中心，反应溶液在其周围流过，可最大程度地接受到紫外光的照射，提高光能利用率。
按照反应体系相态的不同，可将光催化反应器分为多相反应器、均相反应器和非均相反应器。
多相反应器中的催化剂常被负载在颗粒状载体表面，而均相反应器中催化剂常被固定在已搭建好的骨架上，非均相反应器中催化剂一般以微小粒子悬浮态存在于液相中，与液相完全混合。
在多相反应器中，由于催化剂颗粒悬浮于液相中，因此不会影响紫外光的穿透深度，同时比均相反应器中的催化剂具有更大的比表面积，因此更有利于光催化反应的发生。
1 设计内容本文所采用的环状多相光催化反应器结构如图1所示。
中间放置紫外灯，包围着紫外灯的为石英套管，反应时在套管内通冷却水。
反应器外围的底部为反应区，光催化反应即在此进行，反应区中间设置金属导流板。
为了保证催化剂颗粒顺利沉降，在反应区顶部设置沉降区。
环状多相光催化反应器的设计主要包括以下三个内容：①反应器内紫外光辐射能的分布，这是光催化反应得以顺利进行的必要保证;②颗粒状光催化剂的流化性能，这是保证光催化剂能得到光源充分照射的关键;③光催化反应中的光负荷值，即单位体积溶液受到紫外光的辐射面积，该参数值的提高能较为显著地加快光催化反應的速率。
光催化反应器举例简介反应器设计结业论文天津大学化工学院09化工一班王一斌3009207018随着现代工农业的发展，产生了大量污染物并随之释放到环境中去，其中存在大量有毒有害物质，严重影响了人类的正常生活与生产。
多年来，研究人员采用了包括生物处理，化学处理，热处理，催化氧化，相转移和光解等方法应用于废水处理中。
但目前这些方法，都存在着局限，而且处理费用太高。
而光催化作为一种新型的污染处理技术自上个世纪70 年代出现以来，以其能完全降解环境中的污染物，加上费用相对较少，日益受到研究人员的重视。
在光化学处理有机废水的催化剂中，二氧化钛由于其化学性质稳定、难溶、无毒、成本低、催化效率高等优点被广泛运用。
同时，光催化反应器作为反应的主体设备，其决定了催化剂活性的发挥和对光的利用等问题，而这两个因素直接决定了光催化反应的效率。
一个成功的反应器必然体现了催化剂活性和光源利用的最优化组合。
所以，光化学反应器的研制和开发作为光催化处理废水工艺中的重中之重，已成为研究的热点之一，本文对该方面研究给予了举例简介。
关键词：二氧化钛( TiO) 光催化反应器废水处理2一，光催化反应机理当能量大于催化剂（TiO 2等金属氧化物）禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子（矿），同时在价带留下空穴（矿）。
由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。
空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。
空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH 或H 2O 发生作用生成HO·。
HO·是一种活性很高的粒子，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。
光生电子也能够与O 2发生作用生成HO 2·和O 2-·等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。
光催化反应器数学模型研究刍议作者：王超来源：《中国新技术新产品》2009年第03期摘要：本文围绕光催化反应器数学建模三个关键因素：辐射能传递模型、反应动力学模型、传质问题展开讨论，并通过对建模理论及特点的分析，阐述了其存在的问题和未来的研究重点。
关键词：光催化反应器；数学模型；反应动力学；传质抑制光催化反应器数学模型研究，是基于辐射能传递、反应动力学和传质三大方程的建立。
建模过程需考虑反应器的操作模式、反应动力学、传质过程、催化剂的负载、热力学、流型等因素外，还在于建立辐射能衡算式。
现因多相光催化体系的复杂性，目前缺乏有效指导多相反应器设计、优化与工业化放大的数学模型，使光催化氧化技术规模化应用进展较为缓慢。
本文结合近年来光催化反应器数学建模研究现状，围绕辐射能传递模型、反应动力学模型及传质问题展开论述。
1 辐射能传递模型对均相体系，描述辐射能传递现象已有较成熟理论，结合适当的光源模型即可建立描述反应器内辐射能分布的模型。
Cassano等曾对均相光催化反应器的模拟和设计进行了一系列研究。
他们依靠动力学和物理学规律，提出了一组光催化反应器的设计方程，较为成功地应用于液相光催化卤化物反应器开发。
这是迄今为止有关光催化反应器设计最系统的研究报道。
对多相体系，近年来提出了双通量、分布函数、唯象、流化床等模型。
由于气泡、催化剂颗粒等的存在使辐射能传递过程更为复杂，不仅要考虑光源模型，更重要的要考虑多相的存在对辐射能传递的影响。
1.1 双通量模型：该模型是Akehata等针对气-液体系提出的。
对气泡均匀分布的气-液体系，假设进入反应器的是平行光束。
对于单一气泡而言，光线照射在气泡上有部分会反射回来，其余部分经折射后进入气泡内部，在气泡内可能会发生一定的光吸收，剩余部分经反射、折射再离开气泡。
陈国钧等采用等当量的概念，将有机污染物对光的吸收作用归化到等作用催化剂量Wca上，同时考虑透过光催化剂颗粒的光子总数，解决了在液-固相混浆光催化体系里引入双通量模型中参数确定的问题。
模拟太阳辐照下光催化反应的研究随着环境污染的日益严重，人们对于清洁能源和环境保护的需求也越来越强烈。
在此种形势下，太阳能作为一种清洁、可再生的能源受到了越来越多的关注。
但是，太阳能的利用还存在一些问题，如夜间无法使用、太阳能的转化效率低等。
因此，人们对太阳能的利用方式进行了进一步的探索和研究，其中包括光催化反应的研究。
光催化反应是一种利用太阳能转化化学能的方法。
通过将光能转化为化学能，可以实现对不可降解污染物的分解。
然而，太阳光的辐照强度在不同地区、不同季节、不同天气条件下都存在较大的差异，因此有必要对模拟太阳辐照下的光催化反应进行研究。
光催化反应的研究需要考虑多种因素，如催化剂的种类、光源的强度和波长、反应时间等。
对于模拟太阳辐照下的光催化反应，需要考虑太阳辐照强度的变化和太阳光谱的变化。
由于太阳光中不同波长的光具有不同的能量，因此需要使用宽光谱光源来模拟太阳辐照下的光照条件。
在实验条件下，可以通过控制光源强度和反应时间等因素来模拟太阳辐照下的光照条件。
同时，还需要选择合适的催化剂进行反应研究。
催化剂是光催化反应中至关重要的因素，它可以提高反应速率和反应效果。
目前常用的催化剂包括二氧化钛、氧化锌、氧化铟等。
为了研究模拟太阳辐照下的光催化反应，可以使用反应器来进行实验。
反应器一般由光源、反应体系、催化剂等组成。
在反应器中，可以通过控制光源产生的光照强度和波长，加入催化剂和废水等反应物，进行模拟太阳辐照下的光催化反应研究。
同时，还需要对反应体系的温度、压力等因素进行控制，以保证实验结果的可靠性。
光催化反应的研究在环境治理、能源转化等领域具有广阔的应用前景。
通过模拟太阳辐照下的光照条件，可以研究光催化反应在实际环境下的应用效果，为实现清洁能源和环境保护提供一种全新的解决方案。
电助光催化氧化反应器的类型和设计要点电助光催化氧化反应器（Electro-PhotocatalyticOxidationReactor，EPOR）是一种利用电化学效应和光催化效应两大方面的能量转换机制，将具有挥发性有机物（VOCs）转化为无害物质的技术。
它具有高效、无污染，耐受负荷能力强的特点，可在绿色环保的背景下有效地处理VOCs污染。
由于EPOR具有诸多优点，它已经广泛应用于化学工业、能源发电厂、汽车排放治理中，用于有效处理VOCs污染。
电助光催化氧化反应器通常可以分为三种类型：空气催化反应器、固定床催化反应器和流动床催化反应器。
空气催化反应器是一种简单的催化反应装置，其结构简单，操作简便，主要用于轻质VOCs的处理和恒温恒流的流量控制，其优点是能够快速转化VOCs，出口浓度也有非常高的效率。
但是，它在处理重质VOCs时，不能显示出较好的性能。
固定床催化反应器使用固定床来作为催化剂容器，其反应管道可以分为反应管和催化剂管，流量可以通过控制气体流动速度来控制，可以有效地处理VOCs。
它的优点是可以有效清除重质VOCs，并且具有更高的处理效率，可以将VOCs的出口浓度降低到很低的水平。
流动床催化反应器与固定床催化反应器类似，但它的主要优点是可以更好的处理复杂的VOCs污染源，它具有高比特率，可以控制入口流量以实现最佳处理效果。
除了类型不同外，电助光催化氧化反应器的设计要点还包括选择合适的催化剂、反应温度和温度调节、反应器内流流形和添加助剂等。
首先，选择合适的催化剂是实现高效氧化反应的重要因素。
一般用于EPOR的催化剂都是金属离子的纳米级晶体，它们不仅具有良好的光催化活性，而且可以有效地改变反应速率，从而提高VOCs的转化效率。
其次，反应器的操作温度也会影响到EPOR的效率。
一般而言，效率随着温度的升高而提高，高温可以缩短反应时间，从而提高效率。
但是，反应器的操作温度应该控制在合理范围，过高的温度反而会降低催化剂的活性，从而降低VOCs的转化率。
微填充床反应器结构微填充床反应器结构是一种常见的化工反应器结构，具有较高的传质效果和反应效果，被广泛应用于化工工艺中。
本文将围绕微填充床反应器结构展开详细的阐述，包括其结构特点、优势应用以及改进方向等方面，希望能够为读者提供全面的了解和参考。
首先，微填充床反应器结构是一种利用填料将反应器内部表面积增大，提高传质效果的反应器结构。
其主要特点是在反应器内部填充大量的填料，形成丰富的表面积，增加反应物与催化剂之间的接触机会，从而提高反应效果。
微填充床反应器结构通常由反应器壳体、填料层和底部分流器构成。
填料层可以选择不同形状和材料的填料，根据反应物的特性和反应的需求进行选择。
微填充床反应器结构具有多种优势和应用。
首先，由于填料层的存在，微填充床反应器结构具有较大的内部表面积，可以提高反应物与催化剂之间的接触效果，加快反应速率。
同时，填料层还可以提供支撑和保护作用，防止反应物的堆积和堵塞，延长反应器的使用寿命。
此外，微填充床反应器结构还具有流体分布均匀、压降小、传质效果好等优点。
微填充床反应器结构在化工工艺中有着广泛的应用。
例如，在催化反应中，微填充床反应器结构能够提供较大的催化剂活性表面积，增加反应物与催化剂之间的接触机会，从而提高催化效果。
在气体吸附和分离中，微填充床反应器结构可以提供较大的吸附表面积，增加气体分子与填料之间的接触面积，提高分离效果。
此外，微填充床反应器结构还可以用于反应器内物料的混合、传质和分散等过程。
然而，微填充床反应器结构还存在一些改进的方向。
首先，填料的选择和设计是微填充床反应器结构的关键。
目前，常用的填料有球状填料、骨架填料、筛板填料等，但每种填料都有其特点和适用范围。
研究人员可以根据反应的特点和需求，选择合适的填料形状、材料和尺寸，优化填料层的结构，提高反应效果。
其次，微填充床反应器结构的传质和反应机理还需要进一步研究和深入理解。
通过探究微观尺度下的传质和反应规律，可以优化反应器结构和操作条件，提高反应效率和选择性。
dft模拟计算光催化傅里叶变换（DFT）模拟计算光催化过程通常用于模拟和分析光催化材料的光吸收、能带结构、光电导率等性质。
下面是一个简单的DFT模拟计算光催化的流程：1. 定义模型：选择需要研究的光催化材料，确定计算模型的晶胞大小和形状。
可以使用第一性原理计算软件（如VASP、Quantum ESPRESSO等）来进行计算。
2. 建立原子结构：使用原子坐标生成计算模型的原子结构，包括原子的种类、坐标和晶格参数等。
可以通过输入文件（如POSCAR文件）或使用建模软件（如Materials Studio、Vesta等）来完成。
3. 起始结构优化：使用能量优化算法（如共轭梯度、拟牛顿法等）对初始结构进行优化，使得系统达到稳定的能量最小值。
优化算法一般使用基于第一性原理的密度泛函理论（DFT）方法。
4. 能带结构计算：使用DFT计算方法计算材料的电子能带结构，得到材料的带隙大小和能带分布等信息。
这可以通过计算软件提供的相关函数或脚本来完成。
5. 光吸收计算：使用DFT计算方法计算材料在光激发下的吸收光谱，得到材料在不同波长下的吸收强度。
这可以通过在计算中加入外加电场、考虑光子-电子相互作用等方式来实现。
6. 光电导率计算：根据计算得到的电子能带结构和光吸收谱，可以计算材料的光电导率。
光电导率描述了材料在外加光激励下的电导性能，是光催化反应的重要指标之一。
7. 分析结果：对模拟计算得到的结果进行分析和解释，比较不同材料或材料表面的性能差异，评估光催化材料的性能和潜在应用。
DFT模拟计算光催化过程是一种理论模拟方法，结果仅限于计算模型和所使用的方法的精确度和适用性。
在实际应用中，需要结合实验数据和其他计算方法对结果进行验证和进一步研究。
