流化床—光纖光催化氧化去除氣相揮發(fā)性有機污染物.pdf

1、近年來利用TiO2光催化性能去除空氣中揮發(fā)性有機污染物逐漸成為光催化研究的熱點。其中光催化反應器的設計是提高光催化效率的關鍵因素之一。目前廣泛研究的固定床存在傳質和光傳遞受限制、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，結合流化床高傳質效率的優(yōu)點，采用自行設計的氣-固流化床-光纖光催化反應器進行揮發(fā)性有機污染物（VOCs）的光催化降解實驗。研究內容主要包括：
　　

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

3、2/SiO2進行光催化降解實驗。
　?。?）以標記為138號的光纖為測定對象，調節(jié)紫外燈光源的輸出光量，采用草酸鐵鉀法與UV-B輻照計測定光纖的光強。光強的測定結果：紫外燈的光源光量與相應光源光量條件下測得的光纖光強基本上呈線性關系。距光纖發(fā)光頭10mm處，草酸鐵鉀法測定的138號光纖光強與輻照計測定的光強值符合線性關系。
　　（3）在流化床的最佳參數下，以丙酮為目標污染物進行流化床-光纖光催化反應器的降解實驗，研究光照強度

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

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

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