長春光催化裝置JT-GHX-BC* 氣固相光催化反應(yīng)器的研究現(xiàn)狀

　　半導(dǎo)體多相光催化反應(yīng)的研究可追溯到1972年日本科學(xué)家Fujihims和Honda*發(fā)現(xiàn)在近紫外光（380nm波長的光）的作用下，金紅石型TiO₂單晶電極能使水在常溫常壓下連續(xù)分解為氫氣和氧氣。其在環(huán)保中的應(yīng)用則始于1976年加拿大科學(xué)家John H. Catey等*將TiO₂光催化應(yīng)用于劇毒多氯聯(lián)苯降解的研究。氣固相光催化氧化技術(shù)至今未能工業(yè)化的一個(gè)主要原因是高效光反應(yīng)器的缺乏。目前，開發(fā)結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)效率高的新型光反應(yīng)器已成為氣固相光催化技術(shù)的一個(gè)重要研究方向。

　　氣固相光催化反應(yīng)器根據(jù)結(jié)構(gòu)可分為固定床和流化床兩種類型。固定床結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，隨處理程度不同可一次性或回流循環(huán)處理。有關(guān)固定床光催化反應(yīng)器的研究較多，出現(xiàn)了多種反應(yīng)器類型，如間歇式反應(yīng)器^[3,4]、光導(dǎo)纖維反應(yīng)器（OFR）^[5,6]、環(huán)形反應(yīng)器^[7-9]、管狀反應(yīng)器^[10-13]和整體構(gòu)造反應(yīng)器（即蜂窩狀反應(yīng)器）^[14]等。

流化床的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，操作中需要滿足壓降小、高氣速的要求，過程不易控制，因此研究難度較大，報(bào)道得較少。然而，流化床可改善傳質(zhì)條件，提供光對顆粒的連續(xù)照射，提高催化劑表面積與反應(yīng)器容積之比，可通過調(diào)節(jié)載體膨脹率提高光的透射率。與固定床的比較研究表明^[15,16]，流化床比固定床能更好地實(shí)現(xiàn)反應(yīng)物、催化劑與入射光的充分接觸，提高光催化效率。并且，由于流化床改善了污染物與催化劑的傳質(zhì)條件，比固定床更適合于處理較高濃度的有機(jī)廢氣。流化床的這些優(yōu)點(diǎn)已逐漸引起了人們的注意，為使氣固相光催化反應(yīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化應(yīng)用，流化床光反應(yīng)器的研制和開發(fā)勢在必行，國內(nèi)外已有不少研究人員投入了該項(xiàng)工作，并取得了不菲的成績。

長春光催化裝置JT-GHX-BC*技術(shù)參數(shù):

（一）主體部分：1.光源功率可連續(xù)調(diào)節(jié)大小。 2.集成式光源控制器，可供汞燈、氙燈、金鹵燈等多種光源使用。
3.汞燈功率調(diào)節(jié)范圍：0~1000W可連續(xù)調(diào)節(jié)。   4.氙燈功率調(diào)節(jié)范圍：0~1000W可連續(xù)調(diào)節(jié)。
5.金鹵燈功率調(diào)節(jié)范圍：0~500W可連續(xù)調(diào)節(jié)。
（二）d容量反應(yīng)部分：1.玻璃反應(yīng)器皿可以分別選用250ml、500ml、1000ml等（或定做）。
2.大功率強(qiáng)力磁力攪拌器使樣品充分混勻受光。
（三）控溫裝置：1.冷卻水循環(huán)裝置制冷量：＞1000W
2.控溫范圍：-5°C到100°C   3.冷卻水循環(huán)裝置設(shè)有腳輪和底部排液閥。

Satoru Matsuda等^[19]采用超細(xì)TiO₂顆粒二維流化床光催化處理NO_X。反應(yīng)器器壁為2mm的耐熱玻璃，反應(yīng)區(qū)截面為2mm×70mm。擴(kuò)大段高230mm，頂端截面為50mm×70mm，以防止顆粒被氣流攜帶出去。采用1mm的玻璃珠作氣體分布器，UV燈外部照射，為防止紫外光散失，整個(gè)裝置置于一黑箱中。研究所用TiO₂顆粒粒徑分別為7,20和200nm，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，催化劑粒徑越小，比表面積越大，粘著力也越大，因此聚團(tuán)流化時(shí)不易破碎。用其處理NO_X的研究發(fā)現(xiàn)，NO_X的去除與催化劑比表面積成比例，即催化劑粒徑越小，NO_X的去除率越高，說明了該過程受反應(yīng)的限制。

3.2　振動(dòng)流化床光反應(yīng)器

　　振動(dòng)流化床光反應(yīng)器將振動(dòng)裝置與流化床相結(jié)合，通過外部振動(dòng)能量使顆粒催化劑流態(tài)化，因此與其它流化床相比，具有在低氣速下操作和防止催化劑顆粒聚結(jié)的優(yōu)點(diǎn)，且更適于處理較高濃度的有機(jī)廢氣。