多相光催化反应器数学模型研究进展

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(-../多相光催化反应器数学模型研究进展

王晋文孙彦平太原理工大学化工学院.!..-A

摘要本文介绍了当前多相光催化反应体系中反应动力学模型以及反应器数模研究领域内的主要方法及成果B反应动力学方面依据反应机理和动力学方程进行了说明C反应器模型则按学术团体各自不同的研究思路及方法分别概述D并依照反应器内部的各相的情况作了分类D扼要介绍了辐射能分布方程B对未来此领域的研究方向作了展望B

关键词多相光催化动力学数学模型

文章编号E/..F G#F#0"-../%.!G..!H G.F中图分类号E I J./0文献标识码E K

引言

近年来D半导体多相光催化已成为倍受关注的污染治理新技术D它在废水净化和处理领域内有着巨大的潜力B许多研究者在有机物光催化降解方面作了大量的研究D发现光催化氧化反应可以有效地降解环境中的有机污染物和微生物D使其矿化为无机小分子物质D达到控制污染的目的B这种方法主要益处在于其非专一性和处理极低浓度污染物时D反应速率并不会相应降低至微不足道的程度D同时由于其特有操作性能D符合现代洁净化工发展的要求B 光催化过程主要构成包括光反应器和光源B对热力学及催化过程来说D反应器的选择主要基于下面几点E

/%操作手段

-%相"如气L液D气L液L固%

!%流体特征

A%热交换

F%反应混合物的组成及操作条件

除此之外由于光反应对光子的需求D在多相光反应器的选择当中D需考虑另外一些因素B反应器材质一般应确保光线能透入反应混合物B灯的发射能

收稿日期E-../G.A G.#

作者简介E王晋文D男D/#H/年/-月出生D/##A年毕业于大连理工大学D现为太原理工大学硕士研究生D研究方向为光电催化反应工程B 谱要与反应体系的吸收谱相吻合B鉴于在光催化体系中选用的半导体材料D体系吸收的光能应等于或高于禁带B

在多相光催化反应器设计中存在的主要难点是E流L固相体系中的流体动力学方程是强非线形的D其影响体系的浓度和辐射场同时也以相当复杂的形式影响多相光催化反应动力学B因此联立质量平衡方程D反应动力学方程和辐射场方程得到的多相光催化反应器模型是非常复杂的D而此模型的求解通常只能以数值方法解决B

/反应动力学模型

/(/光催化反应机理研究

通过以I M N

-

为催化剂D以光照来降解水中的污染物已经在基础和应用研究领域获得迅速的发展B

自从O P Q R S等人T/U首次报道在I M N

-

存在下光催化降解联苯和氯化联苯以来D已有大量的化学物质能够被部分或完全地矿化B

对此类半导体催化氧化降解水溶液中的有机物的反应机理D禁带模型的解释是非常有用的T-U B 首先D受光照射D电子激发而在半导体能带和价带之间产生电荷分布"R V%B

从实验可观测到有两类氧化反应发生E

从催化剂上吸附着的W X传递过来电子"R-%C

从催化剂上吸附着的溶剂分子"Y

-N D Y N G%

传递过来电子"R!D R A%B

　万方数据