流化床—光纖光催化氧化去除氣相揮發(fā)性有機(jī)污染物.pdf

1、近年來利用TiO2光催化性能去除空氣中揮發(fā)性有機(jī)污染物逐漸成為光催化研究的熱點(diǎn)。其中光催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)是提高光催化效率的關(guān)鍵因素之一。目前廣泛研究的固定床存在傳質(zhì)和光傳遞受限制、光利用效率低等問題；而現(xiàn)有流化床光催化反應(yīng)器中則存在光傳遞不均勻的問題。本課題以光纖來傳輸光源并均勻布置光源，結(jié)合流化床高傳質(zhì)效率的優(yōu)點(diǎn)，采用自行設(shè)計(jì)的氣-固流化床-光纖光催化反應(yīng)器進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）的光催化降解實(shí)驗(yàn)。研究?jī)?nèi)容主要包括：
　　

2、（1）流化床-光纖光催化反應(yīng)裝置的優(yōu)化。通過調(diào)節(jié)催化劑的粒徑分布和反應(yīng)氣體的流量進(jìn)行流化床的流態(tài)優(yōu)化。確定流化床的最佳參數(shù)：光催化劑粒徑為60～120目，質(zhì)量范圍1.00g～1.01g，其中60～80目，80～100目，100～120目催化劑的質(zhì)量比為1:2:2；流化床的靜床層高度約為27mm，當(dāng)反應(yīng)氣的總流量為106mL/min時(shí)，流化床層高約為36mm，流化床的流化態(tài)最好。結(jié)合光催化劑的SEM和BET的表征結(jié)果，確定采用10％TiO

3、2/SiO2進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)。
　?。?）以標(biāo)記為138號(hào)的光纖為測(cè)定對(duì)象，調(diào)節(jié)紫外燈光源的輸出光量，采用草酸鐵鉀法與UV-B輻照計(jì)測(cè)定光纖的光強(qiáng)。光強(qiáng)的測(cè)定結(jié)果：紫外燈的光源光量與相應(yīng)光源光量條件下測(cè)得的光纖光強(qiáng)基本上呈線性關(guān)系。距光纖發(fā)光頭10mm處，草酸鐵鉀法測(cè)定的138號(hào)光纖光強(qiáng)與輻照計(jì)測(cè)定的光強(qiáng)值符合線性關(guān)系。
　?。?）在流化床的最佳參數(shù)下，以丙酮為目標(biāo)污染物進(jìn)行流化床-光纖光催化反應(yīng)器的降解實(shí)驗(yàn)，研究光照強(qiáng)度

4、、丙酮的初始濃度、催化劑負(fù)載量以及反應(yīng)氣不同組分對(duì)丙酮光催化降解的影響規(guī)律，結(jié)果表明：在光源光量為100%，O2含量為10%，光催化劑負(fù)載量為10%的條件下，丙酮初始濃度為150ppm時(shí)的光催化降解率為56.5%，光量子效率為1.05%，單位質(zhì)量催化劑的轉(zhuǎn)化活性為4.01μmol/(g催化劑·min)；增大光源光量會(huì)提高丙酮降解率。增大初始濃度則會(huì)降低丙酮的降解率。丙酮的降解率隨著反應(yīng)氣中O2含量的增大而增大，最佳的O2含量為10%；丙

5、酮的降解率隨反應(yīng)氣中H2O含量的增加先增大后降低，H2O含量為1%時(shí)，丙酮降解率達(dá)66.6%。丙酮的降解率隨著催化劑負(fù)載量的增加而增大，而單位催化劑的轉(zhuǎn)化活性則隨著催化劑負(fù)載量的增加而降低。
　?。?）以三氯乙烯（TCE）為目標(biāo)污染物，考察光照強(qiáng)度、TCE的初始濃度、反應(yīng)氣中O2含量和H2O含量對(duì)TCE光催化降解的影響。結(jié)果表明：在光源光量為100%，O2含量為10%，光催化劑負(fù)載量為10%的條件下，TCE初始濃度為150ppm時(shí)

6、的光催化降解率最高可達(dá)68.2%，光量子效率為1.27%，單位質(zhì)量催化劑的轉(zhuǎn)化活性為4.84μmol/(g催化劑·min)。增大光源光量會(huì)提高TCE的降解率。增大初始濃度則會(huì)降低TCE的降解率。TCE的降解率隨著O2含量的增大而增大，O2含量為10%、5%和2.5%時(shí)，TCE的降解效果差別不大。TCE的降解率隨反應(yīng)氣中H2O含量的增加先增大后降低，H2O含量為1%時(shí)，TCE降解率達(dá)70.9%。
　?。?）采用固定床-光纖光催化反應(yīng)