本文通过对废水中有机物的降解，介绍了光催化氧化降解有机物的技术，然后从技术问题引出更深层次的问题，即如何提高降解效率，从而引出光催化氧化反应器的设计。本文详细介绍了反应器的结构、几种不同类型反应器的优缺点以及研究现状。关键词:光催化氧化；反应器；随着经济的发展，工业废水和生活污水中的大量有机污染物超标排放，造成了水环境的严重富营养化。目前很多地方的治理只注重有毒重金属的治理，忽视了有机污染物的潜在危害，废水中存在大量的有机污染物。富含洗涤剂的污水 (LAS)、COD、BOD、氮、磷等有机物对动物、植物和人都有毒性，还会降低水中的氧传递速率，阻碍水体自净，从而使水体变色发臭。因此，有必要对废水中的有机物进行处理。光催化氧化分解有机污染物是Z前沿公认的有效处理技术。光催化氧化反应器成功解决了光催化氧化技术的工业应用问题。光催化氧化技术的产物是水、二氧化碳和无害的无机盐，从根本上解决了有机污染问题。
目前，以金属氧化物半导体为催化剂的光催化氧化有机污染物的研究已经引起了国内外众多学者的关注[1]。为了提高光催化氧化反应的效率，光催化氧化反应器必不可少。光催化氧化反应器可用于化学氧化、光氧化、光化学氧化、光催化氧化和光化学催化氧化，并可用于多种组合试验，为环境研究和环境工程提供实验设备，也为高校师生提供教学实验设备。光催化氧化反应器的设计远比传统的化学反应器复杂，不仅涉及传质与混合、反应物与催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的安装， 温度控制等问题，也是光辐射的重要因素。目前，各种形式的光催化氧化反应器已被应用于光降解的研究和实际废水的处理，并取得了一定的成果，但同时也暴露出了许多问题，因此很多人从不同的角度对如何提高光催化氧化反应器的效率和实用性做了大量的工作[2]。
1光催化氧化反应器的结构催化剂在反应器中以两种形式存在:一种是光催化剂颗粒分散在整个反应器体系中，另一种是光催化剂颗粒固定在载体(如反应器壁或尼龙网)上，因此相应的反应器形式可以称为悬浮式和固定式。
悬浮型是由二氧化钛粉末直接与废水混合而成的悬浮体系。其优点是结构简单，充分利用催化剂活性。缺点是有固液分离的问题，不能连续使用；容易丢失；悬浮颗粒阻挡光辐射的深度约为0.5 mg/m3，反应速度达到极限[4]。固定式是将二氧化钛粉末喷涂在多孔玻璃、玻璃纤维或玻璃板上。优点是二氧化钛不易流失，可连续使用；缺点是固定化后催化剂的活性降低[5]。固定式可分为非填充式和填充式。非填充固定床型:光催化剂通过烧结或沉积直接沉积在反应器内壁上， 并且光催化表面积的一部分与液相接触。填充固定床型:在载体上烧结，然后装入反应器。与无填料固定床型相比，增加了光催化剂与液相的接触面积，克服了悬浮固液分离的问题。
Geisen等人[6]分别研究了悬浮TiO _ 2和固定TiO _ 2液膜反应器(FFR)对典型化合物DCA的降解。结果表明，与固定催化剂反应体系相比，悬浮体系可以获得更高的DCA降解率，是固定体系的3倍，这是因为固定催化剂限制了传质，降低了光催化活性。因此，如果可以通过固/液分离技术实现TiO2颗粒和处理水的分离和回收，悬浮反应器将比固定反应器具有明显的优势。因此，Xi等人[7]继续研究利用沉淀池和有、无斜板的微滤膜分离悬浮催化剂:当进水中催化剂浓度为5 g/ L，pH值接近零电荷点时，Degussa P 25 TiO2可通过沉淀高效分离； 在沉淀池中增加斜板可以减少沉淀面积，保证出水TiO 2浓度为5mg/l，为了进一步降低出水TiO 2浓度，可以采用微波技术同时拦截TiO 2和细菌。此外，膜对聚合物的拦截将增加其在光反应器中的浓度，从而获得更高的反应速率。
目前常用的是流化床式。所谓流化床型，即负载TiO2颗粒的载体，在反应器中以悬浮状态存在。其优点是:一方面，可以对催化剂颗粒进行多方位照射，防止催化剂在悬浮扰动下钝化，从而提高催化剂的利用效率；另一方面也解决了悬浮浆料体系固液分离困难的问题。Wooseok等人[8]使用流化床反应器(FBR)来研究弱辐射(15 W低压灯)下甲基橙的光催化氧化。实验中使用了两种不同类型的流化床，一种是FBR的典型类型，另一种是FBR (DTFBR) 里面有通风管。实验结果表明，FRSs的几何结构对光催化氧化反应的影响可以忽略。反应器内气体的供应不仅可以用于催化剂颗粒的流化，还可以消除光生电子，提高反应效率；PH值是决定反应速率的重要参数，在酸性条件下更有利于甲基橙的降解。反应物初始浓度越高，透光率越低，从而降低光催化氧化的反应速率。存在一个Z最优量的催化剂负载量，使得催化剂的存在对光照射不产生屏蔽作用。
DO浓度较高的反应器，通过向反应器中加入氧化剂使颗粒表面多余的电子复合，可以抑制表面光生电子和空穴的复合，提高光量子的利用率。分子氧是氧化剂中易得、经济、有效的电子受体。如何提高废水中的溶解氧将是光催化反应器设计的关键技术之一。
为了促进氧在有效界面上的传递，Chan等人[9]设计了一种新型薄膜阶梯式光催化反应器(PTFCR)，体现了混合式和推流式反应器的优点。反应器的设计是用阶梯式平板排列代替单层平板结构。当反应液从一个平板落到另一个平板上时，形成水滴，促进了液膜的曝气，同时湍流也强化了液膜中有机污染物向催化剂表面的传质。在提高溶液溶解氧水平的研究中，发现阶梯反应器运行良好。杨洋等[10]设计了一种新型的浅池填充床光催化反应器，采用不锈钢曝气网实现高效无动力曝气，浅池内交错设置挡板。 显著改善了反应器内的水流状态，强化了废水与光催化剂之间的传质，从而提高了光催化反应的效率。这种由曝气网连接的多层结构的新型光催化反应器具有加工简单、操作方便、工程造价和运行费用低的特点，易于实现工业化应用。
3太阳能反应器及聚光系统利用太阳光作为光源的反应器可设计成平板状，并可设置反射面，提高光能利用率。如膜固定床反应器(TFFBR)、双板反应器(DSSR)和抛物槽反应器(PTR) [11]。根据光源照射方式的不同，光反应器可分为聚光型和非聚光型两种。聚光反应器需要高光学精度的反射镜，价格昂贵，设计复杂，而且只使用紫外线照射的直射光部分。非冷凝反应器不仅利用了紫外照射的直射光和散射光，而且不需要昂贵的反射镜，结构简单，因此具有较大的发展潜力。