三相流化床光催化氧化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)與數(shù)學(xué)模型研究.pdf

1、光催化氧化技術(shù)是一項(xiàng)處理高濃度有毒有害難降解環(huán)境污染物的有效技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)此領(lǐng)域的研究可謂是如火如荼，然而至今尚為達(dá)到大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用的目的。究其成效不大的主要原因之一是沒(méi)有研制出高效多功能集成式連續(xù)化大型光催化反應(yīng)器。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外對(duì)光催化反應(yīng)器的設(shè)計(jì)、放大和應(yīng)用研究尚處于實(shí)驗(yàn)室階段，且有關(guān)反應(yīng)器的基礎(chǔ)理論如反應(yīng)器數(shù)學(xué)模型研究也不夠深入。我們?cè)谧约捍罅啃≡嚨幕A(chǔ)上并參閱國(guó)內(nèi)外光催化反應(yīng)器的相關(guān)研究資料，自行研制開(kāi)發(fā)了三相流化床光催

2、化氧化反應(yīng)器一體化中試裝置?？?cè)莘e1200L，這樣規(guī)模的三相流化床反應(yīng)器目前在世界上尚未見(jiàn)報(bào)道。 (1)在設(shè)計(jì)過(guò)程中借鑒了許多化工流化床和生物流化床的成熟技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)三相流化床光催化反應(yīng)器的各種參數(shù)如床高、直徑、起始流化速度、帶出速度、正常運(yùn)行速度數(shù)、放大區(qū)和進(jìn)料區(qū)的設(shè)計(jì)等進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算；綜合考慮了預(yù)處理裝置包括微孔過(guò)濾器和纖維過(guò)濾器的設(shè)計(jì)和選型及整體裝置的配套部分如泵和流量計(jì)的選型、水箱的設(shè)計(jì)等；選取了長(zhǎng)線型、低能耗、長(zhǎng)壽

3、命、高效率光源并對(duì)其分布進(jìn)行了研究。 (2)設(shè)計(jì)并制作了一套中試規(guī)模的三相流化床光催化反應(yīng)器一體化裝置。 (3)在建成的實(shí)驗(yàn)裝置上，對(duì)苯酚模擬廢水進(jìn)行了光催化氧化處理，為三相流化床光催化反應(yīng)器的建模測(cè)量了一些數(shù)據(jù)。 (4)結(jié)合苯酚的降解過(guò)程和機(jī)理，對(duì)光傳遞方程、反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程和傳質(zhì)方程進(jìn)行了推導(dǎo)和闡述。 (5)建立了三相流化床光催化反應(yīng)器的數(shù)學(xué)模型，在模擬污染物苯酚相關(guān)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合邊界條件對(duì)

4、方程進(jìn)行了數(shù)值求解。并依據(jù)方程對(duì)相關(guān)操作條件的改變(不同光強(qiáng)、不同催化劑濃度、不同氣速、不同液速)給以模擬計(jì)算，繪出了在反應(yīng)器內(nèi)光強(qiáng)分布和苯酚降解效率的三維效果圖。對(duì)操作參數(shù)進(jìn)行了最優(yōu)化模擬研究。計(jì)算模擬采用的軟件是MATLAB。 (6)提出了一種光催化氧化反應(yīng)器汽-液-固三相區(qū)內(nèi)紫外光強(qiáng)度測(cè)量的方法。 (7)用所建模型對(duì)主反應(yīng)區(qū)半徑、長(zhǎng)度和燈管半徑等經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行了理論驗(yàn)證。 (8)用苯酚模擬廢水降解實(shí)