气固光催化反应器的研究现状
Z-早期对半导体多相光催化反应的研究可以追溯到1972年日本科学家Fujihims和Honda发现,在近紫外光(波长为380nm的光)的作用下,金红石型TiO2 _ 2单晶在常温常压下可以连续地将水分解为气体和氧气。它在环境保护中的应用始于1976年,当时加拿大科学家John H. Catey将TiO2光催化应用于降解研究。气固光催化氧化技术至今未工业化的一个主要原因是缺少光反应器。目前,开发结构简单、反应效率高的新型光反应器已成为气固相光催化技术的重要研究方向。
气固光催化反应器按其结构可分为固定床和流化床两种类型。该固定床结构简单,操作方便,可一次性处理,也可采用不同处理程度的回流循环处理。关于固定床光催化反应器的研究很多,反应器类型也很多,如间歇式反应器[3,4],光纤反应器(OFR)[5,6],环形反应器[7-9],管式反应器[10-13]和整体式反应器(蜂窝反应器)[14]。
流化床结构相对复杂,操作需要满足压降小、气速高的要求,过程不易控制,研究难度大,报道较少。而流化床可以改善传质条件,为颗粒提供连续的光照,增加催化剂表面积与反应器体积的比值,通过调节载体膨胀率来提高透光率。与固定床[15,16]相比,流化床能更好地实现反应物和催化剂与入射光的充分接触,提高光催化效率。此外,由于流化床大大改善了污染物和催化剂之间的传质条件, 它比固定床更适合处理浓度较高的有机废气。流化床的这些优点逐渐引起了人们的注意。为了实现气固光催化反应的大规模工业应用,研究和开发流化床光反应器势在必行,国内外许多研究人员都投入了这项工作,并取得了很大的成就。