多光源三相內(nèi)循環(huán)流化床光催化反應(yīng)器的構(gòu)建及其應(yīng)用研究.pdf

1、非均相光 Fenton作為一種新型高級氧化技術(shù)，較好地克服了傳統(tǒng)FentonH2O2利用率不高、反應(yīng)體系 pH要求較低等缺點。但要將該技術(shù)大規(guī)模實用化，需要解決高效率、長壽命鐵氧化物催化劑的負載和制備以及實用型光催化反應(yīng)裝置的設(shè)計、放大和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等問題。作為光催化過程的核心設(shè)備，光催化反應(yīng)器性能的好壞直接影響到光催化體系的處理效果。在各種類型的光催化設(shè)備中，內(nèi)循環(huán)流化床具有傳質(zhì)能力強、相含率和固體顆粒循環(huán)量可分別控制、溶液充氧完全和水力

2、停留時間可控等優(yōu)點。但由于內(nèi)循環(huán)流化床光催化反應(yīng)器的流體行為受體系物性參數(shù)和反應(yīng)器結(jié)構(gòu)的綜合影響，使得其在結(jié)構(gòu)設(shè)計、裝置放大、優(yōu)化操作以及性能預(yù)測等方面缺乏足夠的理論指導。
　　本試驗通過將反應(yīng)器主體輪廓設(shè)計為方體，多根燈管橫向穿插于反應(yīng)器厚度方向，開發(fā)研制出了可工業(yè)化放大的雙側(cè)及單側(cè)內(nèi)循環(huán)流化床光催化反應(yīng)器；借助于FLUENT軟件，建立了一套較為通用的多相流反應(yīng)器模擬方法。對自行研發(fā)的反應(yīng)器進行模擬分析，發(fā)現(xiàn)可將反應(yīng)器的三維模擬

3、簡化為二維模擬，從而較大程度地降低計算成本。單擋板反應(yīng)器的液相流速和氣相含率會較嚴重地偏向于反應(yīng)器左壁面，不但均勻性較差，同時給壁面帶來較大的沖擊。而兩檔板反應(yīng)器內(nèi)的流體行為要優(yōu)于單擋板反應(yīng)器。對兩檔板反應(yīng)器進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器擋板的橫向位置及縱向擺放對反應(yīng)器內(nèi)流場均有較大的影響，而適度地增大底部曝氣面積仍能將上升氣流較好的限制在升流區(qū)域，并能明顯的改善反應(yīng)器內(nèi)的流場。對該最優(yōu)反應(yīng)器進行氣、液、固三相模擬，模擬結(jié)果表明，固相的加入對

4、液相流場和氣相濃度分布的影響甚小，固相在反應(yīng)器內(nèi)能很好地流化并分布均勻。沉降區(qū)能對固相發(fā)揮很好的固、液分離效果。
　　對反應(yīng)器內(nèi)的壓力場進行分析，發(fā)現(xiàn)反應(yīng)器內(nèi)的總壓以靜壓力為主，其大小隨著反應(yīng)器液面深度的增加而增加，但不同水平位置間存在著靜壓差，從而推動著液相進行內(nèi)循環(huán)。以相間作用力為切入點，對三相間的作用規(guī)律進行研究。發(fā)現(xiàn)氣、液相和液、固相的滑移速度在升流區(qū)每上下兩排燈管的正中處均近似于氣相的上升終速度。氣、液相和液、固相的弛豫