新型连续光催化反应器光催化降解特性的研究

新型连续光催化反应器光催化降解特性的研究邓洪权1，唐亭1，符纯华2，蒋琪英1，3，胡亚敏1，霍冀川1（1.西南科技大学材料学院化学系，四川绵阳621010；2.四川理工学院机械学院，四川自贡643000；3.西南科技大学教育部生物质材料工程中心，四川绵阳621010）［摘要］在设计并建立的连续列管式光催化反应器中，以纳米TiO2为催化剂对甲基橙水溶液进行光催化降解性能研究，系统考察了管程数、连接方式、气体流量、液体流量、pH、催化剂用量以及被降解物初始浓度等参数对降解率的影响。最适宜条件：管程为4且采用首尾相互连接方式，液相和气相流速分别为0.5L/h、3L/min，pH为4.0。在给定条件下反应器对质量浓度为20mg/L的甲基橙溶液的光催化脱色率达最大值97.7%。［关键词］光催化反应器；甲基橙；纳米二氧化钛［中图分类号］X703［文献标识码］A［文章编号］1005-829X（2013）12-0031-04ResearchofphotocatalyticdegradationcapacityinthenewtypeofcontinuousphotocatalyticreactorDengHongquan1，TangTing1，FuChunhua2，JiangQiying1，3，HuYamin1，HuoJichuan1（1.DepartmentofChemistry，SchoolofMaterialsScienceandEngineering，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China；2.SchoolofMechanicalEngineering，SichuanUniversityofScienceandEngineering，Zigong643000，China；3.EngineeringResearchCenterofBiomassMaterials，MinistryofEducation，SouthwestUniversityofScienceandTechnology，Mianyang621010，China）Abstract：Inthedesignandestablishmentofanewtypeofcontinuousflowtubulararrayphotocatalyticreactor，thephotocatalyticdegradationcapacityofmethylorange（MO）solutionhasbeenstudiedbyusingnanoTiO2ascatalyst.Theeffectsofoperatingparameters，includingthenumberoftubepasses，connectionmode，liquidandairflowrates，pH，catalystdosageandinitialconcentrationofMOonphotocatalyticdegradationratehasbeensystematicallyinvestigated.Whenthenumberoftubepassesreachesfourandalltubesareconnectedinformofendtoend，theflowvelocitiesofliquidphaseandgasphaseare0.5L/hand3L/min，respectively，itsefficacyisthebest.Undergivenconditions：pH=4andmassconcentration20mg/L，thephotocatalyticdecolorationrateofmethylorangesolutionreachesthemaximumvalue97.7%.Keywords：photocatalyticreactor；methylorange；nano-titaniumdioxide光催化氧化是近几十年发展起来的一种新型高效的废水处理技术，具有氧化能力强、反应条件温和、设备简单、易于控制、无二次污染等优点，因此在各种生物难降解废水治理及生活用水深度处理等方面具有广阔的应用前景〔1-2〕。目前光催化技术还处于实验室研究阶段，主要问题在于缺少合适的高效光催化反应器。研制结构简单、操作方便、光利用率高及光催化剂性能能够得到充分发挥的光催化反应器是当前国内外相关领域的研究重点〔3〕。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、温度控制等问题外，还需着重考虑紫外辐射在反应器中的分布以及催化剂受光照的表面积这两个最主要的因素〔4〕。