氣固流化床光催化反應器的研究進(jìn)展

論述了氣固相光催化反應器的特點(diǎn)、類(lèi)型及研究現狀。根據反應器的結構，氣固相光催化反應器分為固定床和流化床，主要介紹了國外近年來(lái)流化床光催化反應器應用于廢氣處理中的研究進(jìn)展情況，闡明了新型流化床光催化反應器的研究與設計是光催化氧化法工業(yè)化過(guò)程中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一，分析了其存在的問(wèn)題，并對今后的發(fā)展方向進(jìn)行了展望。

隨著(zhù)能源價(jià)格的持續上漲和環(huán)境污染的日趨嚴重，半導體光催化污染治理技術(shù)近年來(lái)日益受到人們的重視 ^[1]。該技術(shù)具有工藝簡(jiǎn)單、能耗低、無(wú)二次污染和降解*的特點(diǎn)。因為半導體受一定能量光照射而產(chǎn)生的光生空穴和電子具有很強的氧化性和還原性,可以無(wú)選擇的將半導體顆粒表面的吸附物氧化還原為ＣＯ₂和Ｈ₂Ｏ。國內外有關(guān)光催化降解水中有機污染物的研究已有十余年歷史，近幾年來(lái)，隨著(zhù)對低濃度(μｇ/ｍ³)揮發(fā)性有機物（VOCs）所帶來(lái)的空氣污染問(wèn)題的重視，人們認識到氣固相光催化處理VOCs的潛在優(yōu)勢，開(kāi)始了這方面的研究。氣固相光催化反應器是光催化過(guò)程的核心設備，它的設計和應用勢必成為氣固相光催化研究的主要方向之一。由于流化床具有傳質(zhì)效率高、操作范圍寬、易實(shí)現工業(yè)化等特點(diǎn)，近年來(lái)出現了氣固相流化床光催化反應器的研究熱潮。本文總結了國外近年來(lái)廢氣治理中氣固流化床光催化反應器的研制及應用情況，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。

1 氣固相光催化反應器的特點(diǎn)

　　光催化反應器與傳統反應器的不同之處在于需要有光源的存在，因此它的設計更加復雜，除了考慮傳統的反應器所涉及的如質(zhì)量傳遞和混合、反應物和催化劑的接觸、流動(dòng)方式、反應動(dòng)力學(xué)、催化劑的安裝、溫度的控制等問(wèn)題外，還要考慮光能在反應器內的傳播與均勻分布，因為只有吸收了適當的光子而被的催化劑才具有催化活性。另外，光強的選擇也極為重要，它對光催化反應的影響隨反應物的不同而有所不同。但通常在較低光強下反應速率與光通量呈一級反應，在較高光強下反應速率為半級，即光效率隨光強增加而下降。光催化反應器的反應能力受照射光分布和光強的影響這些特性給光反應器的理論分析、實(shí)驗研究和工業(yè)化應用均帶來(lái)了困難，多相體系中固體催化劑的存在更增加了問(wèn)題的復雜性。

　　根據相態(tài)的不同，光催化反應器可分為氣固相光催化反應器與液固相光催化反應器。與液固相相比，氣固相光催化反應器通常需要在高氣體體積流量下操作^[2]，要求有很好的氣密性，同時(shí)要便于物料的裝卸；需要固定化的催化劑，若使用粉末催化劑，只能造成氣阻增大，催化劑流失嚴重或分散不均等不利情況而影響。

整個(gè)光催化效果（但一般認為光催化劑固定后比表面積減小，其催化效率有所降低）。兩者的相同點(diǎn)是，都需要實(shí)現反應物、催化劑與入射光的充分接觸，這可以通過(guò)改善反應器中光的分布和提高催化劑的比表面積的方法來(lái)實(shí)現。氣固流化床光催化反應器的研究進(jìn)