光催化反应器的设计

光催化反应器的设计目录1234绪论光催化反应展望致谢器的设计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。光催化反应器的类型光源操作方式光源的照射方式催化剂存在形式紫外灯光催化反应器太阳能光催化反应器间歇式光催化反应器连续流动式光催化反应器聚光式光催化反应器非聚光式光催化反应器悬浮式光催化反应器负载式光催化反应器1.2悬浮式光催化反应器负载式光催化反应器催化剂存在形式粉末状分散悬浮于待处理液固定在载体（涂膜、三维多孔小颗粒）优点结构简单，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容易缺点催化剂与反应液分离困难催化剂制备复杂，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。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2.2光催化反应器的设计因素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。光源圆柱型直管低压汞灯，功率20W气体分布器多孔管状气体分布器挡板连融透明石英玻璃管外管有机玻璃丙烯酸树脂板2.6光催化反应器的设备选型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。反应区沉降区底部反应器R50mm75mm50mm75mmH275mm275mm50mm415mmV1375mL1649mL425mL6144mL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。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。