氣固光催化流化床反應器模型研究.pdf

1、該文闡述了多相光催化反應技術的特點及其在環(huán)境污染治理與控制過程中的應用.綜述了關于設計多相光催化反應器,尤其是設計氣固光催化反應器的各方面內容,設計方法以及設計重點.在總結了國外研究氣固相光催化反應器數(shù)學模型的方法與內容的基礎上,設計了一個實驗室氣固相光催化反應器,并對此進行研究分析,建立相應的光催化反應器數(shù)學模型.通過查閱相關資料與文獻,了解到光催化反應過程包括了以下四個基本過程:荷電載流子的產生過程,荷電載流子的捕獲過程,荷電載流子

2、的復合過程和界面電荷的遷移過程.在全面了解光催化氧化反應的機理及其過程的基礎上,對上述基本反應過程,提出了一個包括有八個基元反應步驟的反應過程模型.根據(jù)對光催化氧化反應的基元反應方程分析,在一定條件下,研究了光催化反應總反應速率方程.在一般情況下,當催化劑二氧化鈦顆粒的受輻照光強足夠大的時候,氣固光催化總反應動力學表現(xiàn)為一級反應,光催化反應速率與反應物的氣相濃度成正比關系,光催化反應的控制步驟始是反應物從氣相主體到催化劑顆粒表面的吸附過

3、程;如果輻照光強較小或反應物在催化劑顆粒表面吸附量大,這時氣固光催化總反應動力學表現(xiàn)為零級反應,光催化反應速率與反應物的氣相濃度無關,只與輻照光的強度有關,光催化反應的控制步驟始是光生載流子的生成速率或二氧化鈦表面電子—空穴對的生成過程.除了研究光催化動力的規(guī)律,還分析了氣固流化床中各物系的屬性及其流動特性,包括有顆粒粒徑、氣泡尺寸與上升速度、氣泡相分率、氣泡相流速、乳化相流速、流化高度、最小流化速度和相間傳質速率,并給予表征各物系流動