光催化反应器的设计光催化反应器的设计目录目录1234绪论光催化反应展望致谢器的设计1.1.绪论绪论选题背景选题背景 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。 光光催催化化反反应应器器的的类类型型光源光源操作方式操作方式光源的照光源的照射方式射方式催化剂存催化剂存在形式在形式紫外灯光催化反应器紫外灯光催化反应器太阳能光催化反应器太阳能光催化反应器间歇式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连续流动式光催化反应器聚光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非聚光式光催化反应器悬浮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负载式光催化反应器1.21.2悬浮式光催化反应器负载式光催化反应器催化剂催化剂存在形存在形式式粉末粉末状状分散悬浮于待处分散悬浮于待处理液理液固定在载体（涂膜、三固定在载体（涂膜、三维多孔小颗粒）维多孔小颗粒）优优点点结构简单，操作方便，结构简单，操作方便，催化剂与待处理液接触催化剂与待处理液接触良好，反应效率高良好，反应效率高催化剂与反应液分离容催化剂与反应液分离容易易缺缺点点催化剂与反应液分离困催化剂与反应液分离困难难催化剂制备复杂，催化剂制备复杂，存在存在反应过程中的传质限制反应过程中的传质限制和光传递的问题和光传递的问题2.2.光催化反应器的设计光催化反应器的设计设计思路设计思路 本本设设计计针针对对三三相相态态的的反反应应液液，结结合合悬悬浮浮式式和和负负载载式式两两种种反反应应器器的的优优点点，选选用用一一种种磁磁性性负负载载式式催催化化剂剂，建建立立磁磁场场，设设计计出出三三相相内内循循环可磁性分离的光催化反应器。环可磁性分离的光催化反应器。光光催催化化反反应应器器的的设设计计因因素素反应器的几何形状反应器的几何形状催化剂存在的状态催化剂存在的状态光源光源设备选型设备选型尺寸计算尺寸计算光催化反应器的设计因素光催化反应器的设计因素光催化反应器的结构设计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光催化反光催化反应器的流器的流动状状态 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。 光催化光催化剂的的选择 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光催化反应器的设备选型光催化反应器的设备选型光催化反光催化反应器的尺寸器的尺寸计算算 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R50mm75mm50mm75mmH275mm275mm50mm415mmV1375 mL1649 mL425 mL6144 mL光催化反应器的尺寸标注如下：4.光催化反应器的优势光催化反应器的优势u 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；u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；u磁场的建立使得催化剂的分离回收方便；u内循环的设置使得反应的停留时间加大，增大反应效率；u反应器可连续循环处理反应液。3.3.展望展望 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。