光催化反应器的设计

负载式光催化反应 器
固定在载体（涂膜、 三维多孔小颗粒） 催化剂与反应液分离 容易 催化剂制备复杂，存 在反应过程中的传质 限制和光传递的问题
2.光催化反应器的设计
2.1设计思路
本设计针对三相态的反应液，结合悬浮
式和负载式两种反应器的优点，选用一种磁
性负载式催化剂，建立磁场，设计出三相内
循环可磁性分离的光催化反应器。
2.4光催化反应器的流动状态
气体带动催化剂颗 粒流动并使之悬浮于 待处理液中，进行循 环光催化反应。 处理完毕后，通 电流，将催化剂分离 回收。
2.5光催化剂的选择
TiO2作为一种半导体，具有较高的催化活 性、化学稳定性、耐光腐蚀性，是一种比较 理想的光催化剂，它对大部分的有机物都有 很好的降解，而且清洁无毒。 本设计选用Fe3O4/TiO2/MCM-41作为催化 剂，磁性好、比表面积大、表面活性高、催 化效率高。
3.展望
磁场的电路设计还需进一步研究优化。 对多相体系的光辐射模型做更多的研究， 将结构更加优化，使得光催化效率更高。 目前，对光催化反应器的研究还仅仅限 于实验室研究，还需更多的研究为它的工 业化应用指明方向。
致谢
本次设计中老师给予了我很大的帮助， 经常询问设计进度，对于设计中存在的问 题及时指出并纠正，最后使我能顺利完成 设计任务，在这里再次对老师表示感谢。
2.6光催化反应器的设备选型
光源 圆柱型直管低压汞灯，功率20W
气体分布 器 挡板 外管
பைடு நூலகம்
多孔管状气体分布器 连融透明石英玻璃管 有机玻璃丙烯酸树脂板
2.7光催化反应器的尺寸计算
设计反应器的尺寸思路：光照面积与溶液体 积的比值(A/V)越大，光催化效率越高。
反应区 R 50mm
沉降区 75mm
底部 50mm
2.2光催化反应器的设计因素
光 催 化 反 应 器 的 设 计 因 素 反应器的几何形状 催化剂存在的状态 光源 设备选型 尺寸计算
2.3光催化反应器的结构设计
根据电生磁的 原理，将一条的金 属导线在反应器外 壁上沿一个方向缠 绕起来，形成螺线 管，通电流，可产 生磁场。
光催化反应器的三视图
紫外灯光催化反应器
1.2
光源 太阳能光催化反应器 间歇式光催化反应器 操作方式 连续流动式光催化反应器 光源的照 射方式 聚光式光催化反应器 非聚光式光催化反应器
光 催 化 反 应 器 的 类 型
催化剂存 在形式
悬浮式光催化反应器
负载式光催化反应器
悬浮式光催化反应 器
催化剂 存在形 式 优 点 缺 点 粉末状分散悬浮于待处 理液 结构简单，操作方便， 催化剂与待处理液接触 良好，反应效率高 催化剂与反应液分离困 难
反应器 75mm
H
V
275mm
1375 mL
275mm
1649 mL
50mm
425 mL
415mm
6144 mL
光催化反应器的尺寸标注如下：
4.光催化反应器的优势
圆柱形的几何形状，中灯外反应区的结构， 使得反应器内的光照均匀，光能利用率大； 气体分布器使得催化剂悬浮于反应液中，与 反应液接触充分，催化效率高； 磁场的建立使得催化剂的分离回收方便； 内循环的设置使得反应的停留时间加大，增 大反应效率； 反应器可连续循环处理反应液。
光催化反应器的设计
目录 1
绪 论
2
光 催器 化的 反设 应计
3
展 望
4
致 谢
1.绪论
1.1选题背景
随着现代工农业的发展，伴随有大量有毒难 降解污染物排入环境中，特别是江、河、湖、海， 这对环境产生了严重的污染和破坏。 光催化氧化技术作为一种真正环境友好的新 型绿色污染处理技术，有高效节能、操作简便、 反应条件温和、可减少二次污染等众多优点。 光催化反应器作为光催化氧化反应的主体设 备，决定了对光源的利用率和催化剂活性的发挥 等问题，进而影响着光催化反应的效率。