光催化反应器生产厂家及分类

微反应器是一类新型的反应设备, 起源自20世纪90年代。具体来讲,微反应器一般是指通过微加工技术和精密加工技术制造的带有微结构的反应设备, 微反应器内的流体通道或者分散尺度在微米量级[1],而微反应器的处理量则依据其应用目的的不同达到从数微升/分钟到数万立方米/年的规模。近年来与微反应器相关的流动、混合、反应等方向的研究工作发展十分迅速, 带动了微反应器技术的快速发展。

近年来光催化反应器的研究一直是一个快速发展的领域, 而光催化剂降解有机物更是光催化研究领域中一个重要的分支[2],其已经成为一种理想的环境污染治理的方法。随着工业技术的进步,印染废水也成为水污染现象中不可忽视的重要污染源。据统计,在纺织业印染过程中,总共有15%的染料被丢失,随着印染废水被排人水体中,水污染日趋严重。而在染料生产过程中,投入的原料大部分是芳烃化合物和杂环化合物,副反应多,产品收率低,因而使染料生产过程中排放的染料废水具有成分复杂、色度高、排放量大、毒性大、可生化性差的特点,染料废水一直是废水处理中的难题。而光催化氧化法的诞生,开创了染料废水降解的新局面,用光催化氧化法降解染料废水,可使其彻底矿化,不产生二次污染,是一种很有前途的水处理技术。

半导体光催化氧化技术是一种新型的现代化水处理技术,对多种有机物有明显的降解效果,具有广泛的应用前景。常见的光催化剂有金属氧化物或硫化物半导体材料,例如TiOWOZnO ZnS CdS 等。其中TiO2光催化剂因具有化学稳定性、高催化活性、安全、低毒、低成本等优点,被广泛用来处理环境污染物,是最有开发前途的绿色环保催化剂之一[3] 
毛细管反应器中光催化降解亚甲基蓝及合成安息香乙醚。叶美英等[4]将内径为0.5 mm,长为10 cm的毛细玻璃管放入用浓硫酸与双氧水混合液(体积比73)浸泡12 h后,用超声清洗干净后放入烘箱烘干。将毛细玻璃管一端插入一定浓度的TiO2 悬浊液(以纳米TiO2 粉末溶于0.1M HNO3中制成)中,利用毛细作用将TiO2 悬浊液吸入并充满毛细管,100℃下烘干后即可以在毛细管内壁形成一层纳米TiO2薄膜。当重复上述步骤时即可获得特定层数的纳米TiO2 涂层。 
光降解亚甲基蓝实验。10-4 mol/L的亚甲基蓝溶液在毛细玻璃管中的光降解率来指示制备好的纳米TiO2 涂层毛细管的光催化性能,使用如图1 所示装置进行检测。将装有亚甲基蓝溶液的注射器与玻璃毛细管用硅橡胶管进行连接,并置于微量注射泵上。毛细管的另一端用硅橡胶管与聚四氟乙烯管连接,聚四氟乙烯管则插入离心管中, 离心管用于收集光反应后的流出液。注射泵以250 μL/h的流速推动亚甲基蓝溶液经过毛细管,在一定强度的紫外光照射下进行光降解,光反应的时间为120 s。亚甲基蓝溶液的光降解率是分别测定经TiO2 光催化的亚甲基蓝溶液在660 nm处的吸光度(Ax)和未经TiO2 光催化的亚甲基蓝溶液在660 nm处的吸光度(Ab), 再由公式(Ab -Ax)/Ab×100%计算而得。

  光催化反应器按光源的照射方式可分为非聚集式反应器和聚集式反应器!非聚集式反应器可以采用电光 源,也可以采用太阳光源,光源大多垂直反应面进行照射!该反应器的优点是结构简单、操作方便,缺点是用电光源的反应器运行费用过高,而用太阳光的反应器则反应速率较慢!聚集式反应器以太阳光作为光源,光催化反应器一般采用抛物槽或抛物面收集器来聚集太阳光并辐射在能透过紫外光的中心管上!聚集式反应器能够利用直射和反射的光线,在一定程度上克服了非聚集式反应器的缺点!

光催化反应器按催化剂的存在形式又可分为流化床反应器和固定床反应器!在流化床反应器中,催化剂粉末直接或负载在颗粒状载体上后以悬浮态存在于水溶液中,光催化反应器能随待处理液发生翻滚、迁移!在固定床反应器中,催化剂多负载在具有较大连续表面积的载体上,待处理液流过催化剂表面发生反应!流化床反应器结构相对简单,催化剂与污染物接触面积大,但催化剂难以回收,活性成分损失大,而且在水溶液中易于凝聚,因此很难成为一项实用的污水处理技术!固定床反应器操作简单,废水可循环处理,实现了催化与分离一体化,避免了催化剂的分离和回收过程!但在高温烧结过程中催化剂的多孔结构和暴露在外的面积会发生变化,催化剂与液相的有效接触面积较小,催化效率不高!目前,载体的选择和催化剂固定技术已成为固定床反应器研制过程中十分关键的环节!

光催化反应器按照反应器的结构和形状又可分为平板型反应器、浅池型反应器、管式反应器和环型反应器(或圆筒型反应器)!还有一些其他类型的光催化反应器,如光学纤维束反应器等。





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