反应器型式对有机废水光催化氧化特性的影响

采用浆态光催化反应器对苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性进行了研究。探讨了催化剂的用量、污染物的初始浓度、反应时间、空气流量等操作参数对鼓泡式、循环式等形式的浆态光催化反应器内苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性和动力学的影响。结果表明,浆态光催化降解过程中污染物的浓度越低效果越好,催化剂的用量存在适当值;不同操作条件对不同形式浆态光催化反应器内苯甲酰胺模拟污染物光催化降解性能的影响不近相同。在所考察的污染物初始浓度、催化剂量和空气流量范围内,反应器中苯甲酰胺光催化氧化速率均符合拟一级动力学方程。与鼓泡式浆态光催化反应器相比,所开发的循环式浆态光催化反应器在空气作用下能更好地改善催化剂与气体和废水的混合效果,进而提高了光催化剂的利用效率,能更有效降解有机污染物;而且空气利用量小,能够大大降低浆态床光催化氧化处理废水的运行成本。     

浆态光催化反应器有机模拟废水光催化氧化特性与动力学

采用循环式浆态光催化反应器对苯甲酰胺模拟废水光催化氧化特性和动力学进行了研究,系统地考察了操作条件对模拟污染物光催化降解的影响,并与搅拌式和鼓泡床式浆态光催化反应器中苯甲酰胺的降解效果进行对比.结果表明,循环式浆态光催化反应器中光催化剂的用量、污染物的初始浓度和初始pH值对模拟污染物光催化降解性能的影响存在适宜值;体系中H₂PO^-₄、Cl^-、Cu²⁺、Al³⁺对其光催化降解过程有明显的抑制作用.与传统的搅拌式和鼓泡床式浆态光催化反应器相比,循环式浆态光催化反应器中催化剂和废水的混合效果较好,光利用率高,较大程度上减少催化剂的用量和提高废水处理能力.同时,对不同催化剂的用量和污染物初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学,催化剂表面反应速率常数k₀和催化剂吸附平衡常数K_TiO2分别为0.0279 min^-1和17.99 L•g^-1.     

多相气升式环流反应器局部相含率和环流速度

气升式环流反应器流动特性研究大多都局限于流动参数的平均特性研究,涉及气-液-固系统流动特性的研究也较少。在200×2500mm气升式环流反应器内,实验研究了空气-水两相及空气-水-玻璃珠三相体系中局部气、固相含率以及浆(液)相环流特性等随操作条件以及液、固相物性的变化规律。结果表明:1两相体系导流筒中截面平均气含率轴向分布有局部极大值,而固体和乙醇的加入使得气含率轴向分布平缓;2两相体系循环液速在导流筒中呈径向抛物分布,在环隙分布较均匀,加入固体和乙醇后对循环速度分布和大小影响不大;3三相体系中导流筒内固含率沿轴向升高呈增大趋势,环隙内轴向分布均匀;导流筒内、外固含率径向分布均不均匀,以近壁处为大;加入乙醇后对固含率分布影响不大。     

旋转薄膜浆态光催化反应器

在分析现有光催化反应器特点的基础上,提出了一种新型的旋转薄膜式浆态光催化反应器（RFFS）。用商品化光催化剂Degussa P25,以苯酚模型有机物为降解对象,对比了RFFS与传统鼓泡浆态光催化反应器（TBS）的性能,研究了RFFS的光催化性能。结果表明,与传统浆态光催化反应器相比,RFFS具有较高的光催化性能,尤其是能够在较高的光催化剂浓度下运行。在光催化体系的循环流速大于2.7 L·min-1、供气流量为1.0 L·min-1、催化剂浓度为3.0 g·L-1的条件下,RFFS比传统浆态鼓泡光催化反应器的降解速率提高1.6倍。RFFS利用旋转浆态薄膜强化了光催化反应体系的传质,同时提高了体系中光催化剂对光能的利用率,较好地解决了光在传统浆态体系中的传递问题,为开发新型的具有工业应用前景的光催化反应器提供了方案。苯酚在RFFS中的降解动力学符合表观一级动力学模型,理论值与实验结果吻合较好。     

环隙气升式气固环流反应器内颗粒速度特性

针对中心气升式气固环流反应器在工业化中暴露出来的问题,提出了一种新型的环隙气升式气固环流反应器,并建立了一套大型的冷态实验装置（装置总高4．56m,环流反应器筒体外径300mm）来考察环隙气升式气固环流反应器内颗粒速度特性。操作条件为环隙区表观气速0.10-0.54m／s,导流筒区表观气速0.059-0.200m／s。分别测量了环流反应器环流段内颗粒的密度和速度,基于实验数据对催化剂颗粒的运动速度和环流推动力进行系统分析。结果表明,环隙区颗粒分布形式为“中心稀两边浓”;环隙气升式气固环流反应器内,颗粒环流速度随着环隙区表观气速的增大而增大,而环流速度梯度逐步减小。随着导流筒高径比H／D的增大,环隙气升式气固环流反应器的环流推动力增大而颗粒环流速度减小。     

气升式反应器内三相条件下流动行为研究Ⅱ——循环液速的影响

在一个体积为8L（直径96mm,高为1800mm）带导流筒的气升式反应器内,模拟两相（空气-水,空气-水-乙醇）系统和三相（空气-水-玻璃珠,空气-水-乙醇-淀粉）系统,改变给气流量,导流管直径,乙醇浓度,玻璃珠直径,固含率,淀粉含量,系统温度,以及操作方式考察了以上因素对气升式反应器内循环液速的影响。研究表明：随着上升气体表观速度的增加,导流简直径的增加,床内循环液速也增加;在固含率一定条件下,固含物粒径烊大,循环液速也越大;溶液浓度增加,循环液速也增加;床层中的固含率增加,而循环液速减小;系统温度增加,循环液速增加;环隙给气方式可以与中心导流简给气方式都可采用,但是环隙给气时怕循环液速小于中心导流筒给气方式的循环液速。     

搅拌式浆态光催化反应器对偶氮染料X-3B的降解特性研究

构建了体积为5 L的搅拌式浆态光催化反应器,以偶氮染料活性艳红X-3B为目标污染物,进行光催化降解特性研究。结合对X-3B在小规模反应器中悬浮TiO2表面的吸附行为研究,考察了TiO2投加量、搅拌速率和曝气量等对光催化效果的影响,分析了光催化过程的降解动力学,并从传质的角度对搅拌强度和初始反应速率进行了关联。实验结果表明,在搅拌式浆态光催化反应器中,Langmuir模型和Freundlich模型均能较好地描述TiO2对X-3B的吸附行为;在催化剂最佳浓度0.5 g.L 1的条件下,初始反应速率r0随搅拌雷诺数Re的增加呈现先增大后稳定的趋势,进一步增加空气曝气量可以显著提高初始反应速率。根据相关理论推导得出在该反应器光催化降解X-3B时,氧的传质是影响初始反应速率r0的关键因素。     

内循环光催化反应器降解甲基橙废水的研究

利用自行研制的内循环光催化反应器，以紫外灯光为光源、二氧化钛为催化剂，降解甲基橙废水。试验表明，催化剂、传质、废水色度对光催化降解效率影响显著。本反应器具有良好的气－液－固传质。在最佳实验条件下废水色度去除率≥90％，取得了较好的处理效果。光催化技术对废水的深度处理有广阔的应用前景。     

气-液-固三相浆态反应器冷模考察

由于气—液—固三相浆态反应器有温度易控制等独特的优点,近年来在化学反应工程上得到广泛的研究和实际应用,我们结合浆态反应工艺的开发,对气—液—固三相浆态反应器进行了比较系统的冷模考察,关联了气含率与各种影响因素的经验方程,确定了有关参数,这对实际反应器的设计提供了有价值的依据。     

气液固三相浆态搅拌反应器中管式内过滤器的过滤特性研究

探讨了在气液固三相浆态搅拌反应器中设置管式内过滤器，以实现气液固三相分离及浆态反应器的连续化。冷模研究表明：在强烈搅拌下，存在一种动态平衡过滤。即在滤饼沉积速率及剥离速率达到平衡条件下，可实现液相进料及滤液排料的连续化。在确定适宜过滤元件结构及过滤介质后研究了搅拌速度 、固含率、体系性质等因素对气液固三相浆态搅拌釜中管式中管式内过滤器的过滤速率的影响。气相按一定比例随液相通过过滤介质 ，其比例大小取决于过滤器的压降大小。实验表明：对颗粒平均直径在（0.8-1.0)10^-4m的α一氧化铝及硅铝氧化物细粒可获得较满意的分离效果。     

TNT和有机染料废水的光催化氧化动力学特性

利用光催化氧化技术能有效处理各类有机废水,具有高效、低选择性和不产生二次污染的特点,探讨了循环式浆态光催化反应器中有机染料和TNT模拟生产废水的光催化氧化特性以及光催化氧化动力学。基于羟基自由基生成、扩散以及羟基自由基与污染物分子的反应,建立了相应的光催化氧化动力学模型。结果表明,采用光催化氧化技术去除有机染料和TNT效果明显。光照时间为6h时,在一定的初始TNT浓度下,模拟红水中TNT去除率达90％以上。对不同染料和TNT不同初始浓度下的光催化氧化反应动力学研究表明,此过程符合拟一级动力学。所提出的光催化氧化动力学模型能够很好地描述有机染料和TNT的光催化氧化过程。     

Liquid-phase photocatalytic degradation over tio2 particles suspending in gas-liquid dispersion

The photocatalytic degradation over TiO2 particles suspending in the gas-liquid dispersion was modeled by taking the decay of the illumination intensity in the gas-liquid-solid fluidized bed in terms of Lambert-Beer law into consideration. For the sake of experimental verification of the proposed model, the oxidative degradation of an acid dye (C.I. Acid Blue 40) as a model compound, was carried out using a coaxial double cylinder-type reactor (internal cylinder part: quartz glass cylinder installing black light type fluorescent tube as UV light source; annular part: gas-liquid-solid fluidized bed) newly manufactured here. The reactor is operated continuously with respect to the gas phase and batchwise with respect to the solid phase, whereas the liquid phase is recirculated. The degradation rate could be expressed apparently as first-order in the concentration of acid dye. The observed relationship between apparent degradation rate constant and solid (TiO2) loading could satisfactorily be interpreted in terms of the proposed model.     

LIQUID-PHASE PHOTOCATALYTIC DEGRADATION OVER TiO2 PARTICLES SUSPENDING IN GAS-LIQUID DISPERSION

The photocatalytic degradation over TiO2 particles suspending in the gas-liquid dispersion was modeled by taking the decay of the illumination intensity in the gas-liquid-solid fluidized bed in terms of Lambert-Beer law into consideration. For the sake of experimental verification of the proposed model, the oxidative degradation of an acid dye (C.I. Acid Blue 40) as a model compound, was carried out using a coaxial double cylinder-type reactor (internal cylinder part: quartz glass cylinder installing black light type fluorescent tube as UV light source; annular part: gas-liquid-solid fluidized bed) newly manufactured here. The reactor is operated continuously with respect to the gas phase and batchwise with respect to the solid phase, whereas the liquid phase is recirculated. The degradation rate could be expressed apparently as first-order in the concentration of acid dye. The observed relationship between apparent degradation rate constant and solid (TiO2) loading could satisfactorily be interpreted in terms of the proposed model.     

光降解偶氮染料的研究进展

本文对偶氮染料废水的处理方法,TiO2光催化氧化法降解染料废水的机理,以及提高偶氮染料废水光催化氧化效率的途径进行了综述,重点对国内外偶氮染料废水光催化氧化技术的最新研究进展进行了分析,并展望了TiO2光催化氧化降解偶氮染料废水今后发展的方向和趋势。     

微型气液固三相等温微分浆态床反应器的优化

针对气液固三相浆态床催化反应中,传递、反应、催化剂的原位表征均比较复杂的问题,为了有利于气、固相均匀分散于液相和反应温度在反应器中实现等温,通过对气液固三相反应工艺特性和反应器性能要求的分析,对微型气液固三相浆态床反应器进行了优化。根据微型浆态床对气液固三相反应分析的要求,采用图像法研究了分布器为G1、G2、G3,砂板直径为2、2.5、3 cm反应器中的流体力学性能特征,考察了气体流速、温度、反应器直径及气体分布器对气含率、气泡尺寸、气泡上升速率以及气泡分布的影响,并进行流体动力学模拟计算,确定了微型浆态床反应器的直径为2 cm,气体分布器为G3砂板的反应器结构,该反应器可以应用于反应过程中间态及液体产物生成过程的测试。     

Effect of glucose on photocatalytic decolorization of dyes by TiO2

The effect of saccharides, such as glucose, on the photocatalytic decolorization of various dyes has been investigated using TiO₂ as a photocatalyst in an aqueous solution saturated with nitrogen. An azo dye, such as Orangell, used as a typical dye, was reduced by cleavage of the azo linkage, as evidenced by the production of sulfanilic acid. All of the dyes tested were decomposed with first‐order kinetics. The rate constants of decolorization in the aqueous solution saturated with nitrogen increased with the addition of a saccharide such as glucose. Furthermore, the effect of the reductive saccharides on the photocatalytic decolorization of dyes was quantitatively correlated with their dispersion force. The reaction rate of the photocatalytic decolorization of dyes in the aqueous solution saturated with nitrogen, including glucose, is 7 times that in the solution saturated with oxygen.     

环管式反应器中亚甲基蓝的光催化降解反应

采用环管式反应器,以Degussa P25为光催化剂和亚甲基蓝染料为代表性污染物,测定了20℃时亚甲基蓝在P25上的吸附,采用Langmuir等温吸附模型来拟合该实验数据;并测试了反应器中的紫外光分布,同时考察了P25颗粒剂量和空气流量对该三相鼓泡淤浆床反应器中液相光催化降解反应的影响.实验结果表明,最佳的P25光催化剂颗粒和空气流量分别为0.5g/L和800mL/min.     

Performance evaluation of a continuous flow immobilized rotating tube photocatalytic reactor (IRTPR) immobilized with TiO2 catalyst for azo dye degradation

Photocatalytic oxidation is becoming an attractive technique for the degradation of hazardous organic contaminants. Reactor design plays an important role in the treatment efficiency. A novel immobilized photocatalytic reactor presented in this paper, consists of TiO₂ coated rotating PVC tubes in a continuous flow reactor; irradiated with UV lamps. Using reactors in series approach, the effects of key parameters—initial dye concentration, rotational speed, pH and flow rate, on color removal were evaluated for reactive red dye. Low initial concentration and acidic pH favored the dye removal. Rate of color removal increased with speed initially but remained constant at higher speed. Though the effect of flow rate was complex, in combination with initial concentration it had a significant effect on the energy consumption. Langmuir–Hinshelwood type kinetic model fitted the decolorization kinetic well and the rate constants were evaluated. 90–99.99% color removal and 55–70% TOC removal were obtained depending on operating conditions.     

浆态床反应器流体力学行为研究及工业应用

浆态床是一种重要的气-液-固三相反应器,具有结构简单,传热、传质性能好以及催化剂可在线补加和更换等优点,在学术研究和工业应用上备受关注。对浆态床反应器的流型、气含率、气泡行为、传质、传热等研究进行了总结,并对温度、压力、液体性质等参数对于流体力学性质的影响进行了分析。介绍了多级浆态床和构件式浆态床新型反应器,对浆态床在大化工、精细化工及环保等重要过程中的工业应用进行了总结,并对浆态床反应器的应用前景和研究趋势进行了展望。     

三相流化床中光催化降解反应特性的研究

在设计并建立的流态化光催化反应器中,采用负载型光催化剂对甲基橙水溶液进行了光催化降解实验研究。优化了三相流化状态下光催化反应器的操作条件, 其结果为:气体流量200-250Lh-1,液体流量30 Lh-1,催化剂用量为1.5gkg-1处理液;考察了该反应器中催化剂的使用寿命,为光催化降解技术的工业应用研究提供了参考。