新型多相光催化反應(yīng)器降解特性及光強(qiáng)分布數(shù)學(xué)模型.pdf

1、本論文設(shè)計(jì)了新型迷宮式錯(cuò)流鼓泡反應(yīng)器(LBPR)，通過物料衡算并結(jié)合光催化反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)方程建立了LBPR反應(yīng)器多級(jí)串聯(lián)全混流模型和間歇再循環(huán)體系模型來描述出口濃度與折流板數(shù)、液面高度及反應(yīng)時(shí)間之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。預(yù)測(cè)了折流板數(shù)、液面高度、液速、處理量、光強(qiáng)、催化劑對(duì)降解速率的影響。以30-40目活性碳為載體，采用溶膠—凝膠法制備了負(fù)載型TiO<,2>薄膜顆粒光催化劑，對(duì)含甲基橙廢水進(jìn)行光催化降解。考察了反應(yīng)器內(nèi)折流板數(shù)量與出水液面高度等結(jié)構(gòu)

2、參數(shù)對(duì)有機(jī)物降解性能的影響。結(jié)果表明：當(dāng)折流板為12塊，液面高度為4cm時(shí)，在液量0.0111m<'3>.h<'-1>、催化劑4.8g.L<'-1>的完全流化的操作條件下反應(yīng)1.5h，降解率達(dá)到100％。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與理論分析基本吻合。 此外考察了外部平行光源照射下液-固及氣-液-固二維流化床中流體流動(dòng)狀況對(duì)床層光強(qiáng)分布和波動(dòng)規(guī)律的影響。采用朗伯-比爾定律建立了兩相及三相流化床中光強(qiáng)分布的數(shù)學(xué)模型，分析了液含率、氣含率及氣、固相吸光

3、系數(shù)對(duì)床層光強(qiáng)分布的影響，并采用自制光纖光強(qiáng)傳感器測(cè)定了床層中的光強(qiáng)分布和波動(dòng)信號(hào)。二維流化床中床層光強(qiáng)沿徑向呈指數(shù)衰減，隨著液含率和氣含率增大而增大，理論計(jì)算與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。對(duì)光強(qiáng)波動(dòng)信號(hào)的自功率譜分析表明，液-固流化床中功率譜密度由低頻至高頻呈規(guī)律性衰減，氣-液-固三相流化床中由于受氣泡的影響功率譜密度出現(xiàn)起伏，在5～12 Hz處出現(xiàn)譜峰，與氣泡的產(chǎn)生頻率一致。將光視為光量子流，結(jié)合朗伯一比爾定律建立了環(huán)型流化床中光強(qiáng)分布的數(shù)學(xué)模型

4、，分析了固相催化劑的吸光性、催化劑的用量、甲基橙的吸光性、反應(yīng)時(shí)間對(duì)床層光強(qiáng)分布的影響。通過物料衡算建立了反應(yīng)體系的間歇再循環(huán)體系模型來描述出口濃度與反應(yīng)時(shí)間之間的數(shù)學(xué)表達(dá)式，預(yù)測(cè)了液速、催化劑的用量對(duì)降解的影響。采用溶膠一凝膠法制備了負(fù)載型TiO<,2>薄膜顆粒光催化劑，在環(huán)型流化床光催化反應(yīng)器中對(duì)甲基橙廢水進(jìn)行光催化降解實(shí)驗(yàn)，并采用自制光纖光強(qiáng)傳感器測(cè)定了床層中的光強(qiáng)分布來驗(yàn)證上述模型并對(duì)波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了功率譜分析。結(jié)果表明：床層光強(qiáng)