TiO2光催化反应器的研究

第(+卷第!期!""*年3月

哈尔滨商业大学学报（自然科学版）

7&#1’)0&89)13(’:’(;,14("%&8$("(&’

Y=Q0(+7=0!

2NG0!""*

,-.!

光催化反应器的研究

陈

平(，尤

宏!，罗薇楠!

（(&哈尔滨商业大学化学中心，黑龙江哈尔滨()""/%；

!&哈尔滨工业大学市政环境工程学院，黑龙江哈尔滨()""+"）

摘

要：,-.!作为光催化剂在降解有机污染物等领域有巨大的前景，,-.!光催化反应器是大规模应用

需要解决的主要技术问题之一，列举了当前各种,-.!光催化反应器所分类、结构、性能及研究现状和研究成果，阐述了各种,-.!光催化反应器在应用中的优缺点；对几种反应器的作用原理加以综述，最后指出,-.!光催化反应器所面临的问题及发展前景0关键词：光催化反应器；二氧化钛；性能；分类；研究进展中图分类号：1/"*

文献标识码：2

文章编号：（!""*）(%/!#"+3%"!#"!*$#"/

!"#$%&’"(")’(#*$(&+($,-.&"&/)")0%"(/1,)/"&1

45678-9:(，;.

（(&4C@D-EFGH4@9F@G，5BGI-9

!&M@NBGFD@9F=KOP9-L-NBQR69J-G=9D@9FBQ69:-9@@G-9:，5BGI-9S9EF-FPF@=K,@LC9=Q=:H，5BGI-9()""+"，4C-9B）

234"1)/"：,-FB9-PDT-=U-T@NC=F=LBFBQHEFCBEBNG=D-E-9:N@GEN@LF-J@BFT@:GBTBF-9:=G:B9-EDN=QQPFB9F0SF-EDB-9F@LC9-VP@NG=IQ@DFCBFG@E=QJ@=KQBG:@#ELBQ@BNNQ-LBF-=9T@DB9TK=G,-.!NC=F=LBFBQHF-LG@BLF=G0M-ELPEE@TFC@NG@E@9F,-.!NC=F=LBFBQHF-LG@BLF=G’EKP9LF-=9，LQBEE-K-LBF-=9，L=9EFGPLF-=9，KP9LF-=9，NG=N@GFH，NG@E@9FG@E@BGLCL=9T-F-=9B9TG@E@BGLCG@EPQF&WPDDBG-X@TFC@E@J@GBQG@BLF=GE’NG-9L-NQ@，B9TN=-9F@T=PFFC@NG=IQ@DB9TT@J@Q=ND@9FK=G@:G=P9T=K,-.!NC=AF=LBFBQHF-LG@BLF=G0

5,%6&1$4：NC=F=LBFBQHF-LG@BLF=G；F-FB9-PDT-=U-T@；NG=N@GFH；LQBEE-K-LBF-=9；G@E@BGLCT@J@Q=NAD@9F

利用,-.!作为光催化剂降解有机污染物已逐渐由实验研究转向实际应用的研究，光催化氧化法的大规模应用需要解决的主要技术问题是,-.!催化剂的固定化以及与之相应的结构简单、效率高、

［(］

可长期稳定运行的反应器的设计0光催化反应器设计的问题远比传统的化学反应器的复杂0除了涉

供尽可能大的催化剂表面积0为了减少反应器的体积，还要求单位体积的反应器提供尽可能大的安装催化剂的空间0

最早出现的光催化反应器是为在实验室中进行研究而设计的，其结构简单，操作方便0反应器主体为一敞开的容器，并置于磁力搅拌机上，反应液在荧光或紫外灯的照射下反应，灯与液面的距离可调，现在仍有许多研究者用这种反应器来评价催化

［!，*］剂的活性或进行污染物降解规律的研究0

及质量传递与混合、反应物与催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的安装、温度控制等问题

外，还必须考虑光辐射这一重要因素0催化剂只有吸收适当的光子才能被激活而具有催化活性，为了提供尽可能多的激活光催化剂，光反应器必须能提

收稿日期：!""!#"$#!%&

目前应用较为广泛的光催化反应器是一种间歇式分批反应器，它的特点是采用纳米,-.!粉体

基金项目：黑龙江省自然科学基金资助项目（项目编号：；黑龙江省教育厅科学技术研究项目计划（项目编号：’"!"$）()"*("%*）&作者简介：陈

平（(+)$#），男，硕士，哈尔滨商业大学化学中心副教授，研究

向：环境化学&

第’期陈平，等：$%&’光催化反应器的研究

’*4

形成的悬浆体系，已有多项报道这种悬浆体系处理

［!，"］

效果良好#但悬浆体系最大的问题是$%&’难以

也产生了一些问题，这就是催化剂单位体积的表面

积比较低，从而阻碍了质量传递的进行，而且一般载体的透光性不够理想，载体深层的催化剂由于缺乏光照发挥不出应有的作用#此外，催化剂易于钝化以及由于反应介质对光的吸收和散射导致光能量的不足也是需要考虑的问题#(#’

反应器的几何形状

目前应用较多的反应器为圆柱形，光源置于容器中心或外围垂直照射#利用太阳光做光源的反应回收，要将催化剂粉末颗粒从流动相中分离出来，一般需经过滤、离心、混凝、絮凝等方法，因而反应器只能为间歇式分批反应器，即每处理一批就要进行一次分离，使处理过程过于复杂，还增加了经济成本#因此，将催化剂固定在载体上，制成负载型光催化反应器已成为主要的研究方向#将$%&’负载后可将其作为固定相，待处理废水或气体作为流动相，一般不存在后处理问题，可实现连续化处理，便于设计出各种实用化、商品化、工业化的光化学反应器#

(光催化反应器的类型

目前对光催化反应器尚无明确分类，按照$%&’

光催化剂的存在形式，可将反应器分为悬浆型和负

载型两大类#负载型光催化反应器按其床层状态，又可分为固定床型和流化床型两种)前者为具有较大连续表面积的载体，将催化剂负载其上，流动相流过表面发生反应#后者多适合于颗粒状载体，负载后仍能随流动相发生翻滚、迁移等，但载体颗粒较$%&’纳米粒子大得多，易与反应物分离，可用滤片将其封存于光催化反应器中而实现连续化处理#

按光源的照射方式不同，光反应器也可以分为聚光式和非聚光式两类#聚光式反应器是将光源置于反应室中央，反应器为环状，这种光催化反应器多以人工光源作为光源，光效率也高，但照射面积不可能很大，反应器规模相应也不是很大#非聚光式反应器的光源可以是人工的也可以是天然的日光，光源以垂直反应面照射为主#从能源利用角度考虑，非聚光式反应器可以直接利用太阳能为光源，有利于降低处理成本)但由于太阳光中的紫外线只占总光源的*+左右，反应效率不高#如果对

$%&’进行改性，

使可利用的光谱范围扩大，就可以充分利用太阳光的能量，制成大规模、工业化的反应器#

在光催化反应器的研究中，催化剂的存在状

态、反应器的几何形状及尺寸和光系统三方面的问

题是需要重点考虑的［,］#

(#(催化剂的存在状态

在悬浆体系中，反应不但需要大量的催化剂来

支持连续的运转，而且后处理复杂，运行成本大#因此，将催化剂粉末颗粒固定在载体上是必要的，但

器可设计成平板型，并可设反射面以提高光能的利用率#由于光催化反应本身所具有的特点，反应器的光照面积与溶液体积的比率（!-"）是影响处理效果的重要参数)实验表明，!-"值越大，

反应速率越快#但!-"值增大一般意味着占地面积的增加，因而在实际应用中很难仅仅通过提高!-"值来实现处理要求#而且，大多数反应器都不能按比例放大到工业化的处理规模，这对于光催化反应器的实用化是很大的障碍#有些反应器即使能够放大，也存在着反应速率慢，运转费用高，操作复杂等缺点#(#*

光系统

光系统包括光源及其辅助设备，对于采用电光

源的反应器来说，消耗电能在经济上是一个负担，此外，由于可被利用的紫外光及近紫外光在反应溶液中衰减地非常快，因而必须尽可能地提高光与溶

液的直接接触面积，这就使反应器的放大设计变得很困难#近年来，随着理论和实验研究的不断深入，直接用太阳光作为光源得到了人们的重视，太阳光能来源广泛，成本低廉，是最有前景的研究方向，但如何提高利用太阳光的光效率仍是一个尚待解决的问题)

’

固定床光催化反应器

固定床光催化反应器是目前研究较多的负载型光反应器，通过化学反应将$%&’粉体固定于大的连续表面积的载体上，反应液在其表面连续流过#固定床的类型主要有平板式、浅池式、环形固定膜式、管式和光化学纤维束式等几种#’#(平板式光催化反应器

./0122的开发小组首先研制了室外非聚焦式

平板型光反应器［3］

#它充分利用了太阳光中的直射部分和散射部分，使光能的利用率大大提高#在某些区域和一定的气候条件下，太阳光中紫外成分的散射部分甚至高于直射部分#因为水蒸气不吸收紫外辐射，所以这种反应器无论在晴天或阴天，都有

">?

哈尔滨商业大学学报（自然科学版）第32卷

相当好的处理效果!

平板为矩形不锈钢板，板上部设有布水管，延管长方向均匀分布着直径"#$%%的小孔!反应液置于不锈钢储液罐内，内置搅拌器不断搅拌以保证溶液充分混合，出口处连接有离心泵，通过泵使反应液流经平板，经降解后又流回储液罐，循环流动!接受日光&’("用玻璃纤维网负载后固定于平板上，照射!平板与地面成一定角度，实验条件下平板反应液的流动为层流状态!

与平板型反应器相比，浅池型反应器的水力负荷要大得多，加上结构简单，建造方便，故更有可能应用于工业污水的处理，有着广泛的应用前景!但

是由于光的透射能力有限，使得反应溶液的深度不能太大，因此，要想提高反应器的处理能力，只能扩大光照面积，这就导致了反应器占地面积过大!为此，可以考虑在水面下设置人工光源作为自然光源得补充!)*+,--等利用这种反应器，在晴天和阴天都成功氧化降解了四氯苯酚，并研究了反应动力学!

张彭义等［.］

以活性艳红/0$1为降解对象，对这

种平板型反应器的性能作了评价!并且根据北京地

区紫外辐射的实际情况研究了平板倾角和循环流量对平板反应器流动特性和性能的影响，讨论了以太阳光为辐射光源时平板型反应器的最佳倾角，得出平板上液体体积和水膜厚度与倾角、循环流量分别存在的定量关系!

平板型光催化反应器具有较高的太阳光利用率，结构简单，不需要太阳光跟踪系统，适合不同的气候条件，对材质无特殊要求，易于放大或工业推广，具有良好的应用前景，但其水力负荷较低，很难应用于大流量污水的处理!"!"浅池式光催化反应器

浅池式光反应器可以分为室内、室外两种!室内反应器是将&’("负载于容器底部形成一层&’("膜或在容器底部铺设一层负载型光催化剂，反应溶液从催化剂上循环流过，并在电光源的照射下发生反应!这种室内的光反应器一般体积较小，仅用作

实验室研究［2#33］!

典型的室外浅池式光催化反应器是由)*+,--等研制开发的［4］，其规模比室内反应器大得多!它由一系列高度不同的浅池组成!它利用非聚焦的太阳光为光源，负载了&’("的玻璃纤维网刚好浸没在水面以下，每个池子都通过一个循环泵和一个浸没在水底的水分布装置搅拌，使水充分与催化剂接触并提供大量溶解氧!实验证明，在相同的入射紫外强度，催化剂负载量与溶液初始浓度条件下，只要气液接触面积与水的体积之比一定，反应速率就保持不变!随着反应初始浓度的降低，反应速率加快!)*+,--等认为，在一定的入射光强与比表面积!5"）条件下，确定反应速率常6对于反应器的设计是必要的，因为光催化降解反应与溶液中分子结构有很大关系!

"!$

环形固定膜式光催化反应器

这种反应器形状为环形套管式，一般分为内、

外两套管，光源置于内管内!催化剂为一层膜，负载于内管外表面或外管内表面，处理水在套管间流动，与催化剂表面接触，在光照条件下被降解!由于膜的稳定性好，机械强度高，适合在工业废水处理中应用，这类反应器越来越受到人们的重视!

对环形固定膜式光催化反应器的研究报道比较多，7!89:9;,等设计的环形光化学膜反应器为三

层套管式［3"］

，内管中心放置中压汞灯光源，外壁负载有&’("膜!内管设计成可拆卸式，可以更换不同的负载膜

环形固定膜式光催化反应器也可以应用于光

电催化体系中!尤宏［3$］

等采用了如图3所示的光催化反应体系，实验装置的核心部分是由石英玻璃

制成的双套管反应器，使用3"4)中压汞灯为光

源!光催化膜是采用活性碳为主要载体，金属网为支撑基体的&’("导电光催化复合膜，固定在反应器外套管的内壁上!为了进行光电催化实验，在反应器内套管上缠绕了=;丝!

张桂兰等设计了一种独特的旋转式光催化反

应器进行染料溶液降解实验［3>］

!圆筒型反应器固定在轴承上，由电动机经皮带论带动可以高速旋

转!在反应器中间放置"?)紫外灯作为光源，圆筒内壁负载有&’("膜!染料溶液由导管进入反应器，启动电动机，使反应器旋转，待处理的染料溶液由于离心作用在圆筒型反应器的内壁形成液膜，这样避免了反应液与紫外灯灯管的接触!在光照和半导体催化剂的作用下，&’("被紫外灯激发，随后将染料溶液光催化氧化、脱色、降解!脱色率与染料初始浓度，反应器转速、溶液液层厚度及溶液的@A值

（

第$期陈平，等：&’($光催化反应器的研究

$%"

有关系

!

明，在晴天或阴天均可获得良好的净化效果!

图"用于光电催化的环形固定膜光催化反应体系!"#$%&’

(")#*"+&,-&-.%/)&012324/3/563"4%&/437673&-")012328&5&43%"4"364/3/567"7

一种降流式膜反应器系统已经开始进入中试

阶段［"#］

，反应器主体为一不锈钢圆管，内置紫外灯

光源，催化剂固定于圆管内壁!反应液首先在进液罐中充氧搅拌，使反应液与氧气充分混和!溶解氧充足的反应液由泵提升到反应器顶部的布水器，均匀下落流经反应柱后落入反应器底部的收集罐内!反应柱底部也通入氧气搅拌，反应后的溶液一部分循环回流，一部分作为处理水排放!这种配套的循环、混合、搅拌、曝气系统，使反应液与催化剂有效接触时间延长，有利于反应彻底进行!$!%

管式光催化反应器

这是应用类型最多的一种反应器，其反应都是在透光性能较好的材料制成的玻璃管或塑料管中进行!&’($催化剂或者负载于硅胶、玻璃珠、砂石、玻璃纤维等载体上，然后填充于管中；或者直接将催化剂负载于管壁上；也有直接使用&’($悬浆的!光源可利用自然光或人工光垂直入射到管壁上!典型的管式光催化反应器，其外观结构有些像太阳能热水器，由一系列平行的塑料管或玻璃管组成!为了充分利用阳光，反应管的被光面通常安装反光板!

)*’++,-.,-等用太阳光作光源净化地下水取得

了较好的效果［"/，"0］

!所用的管式反应器由塑料管及金属反光板构成!每根塑料管分%节，每节长$#

12，

管内径/!%22，外径3!#22!节与节之间用不锈钢的&型三通连接（用作取样端口）!反光板上平行地布置"/根反应管，管间距"#12!其中反光板的作用是使反应管的背光面也能发生反应，以提高反应效率，反应器距反光板的距离为412!考虑到实验的地点和持续时间，反应平板应倾斜一定角度放置，有利于吸收最大的太阳辐射5实验结果表

类似的管式反应器也被应用于人工光源的光

催化氧化系统中［"4］

，它所使用的是硅胶负载并掺

杂了"67+的&’($，填充管为每节长3!#12的塑料管，用不锈钢的&型三通连接!光源为管周围对称放置的%盏荧光灯，灯距反应管垂直距离为/12，

最大强度波长8"912!实验结果表明，这种固定床光催化降解三氯乙烯的效果是悬浆式光催化反应器的"/倍!:-;,?@ABACADA等人所用的管式反应器也是采用在管周围放置数量不等的

黑光灯或荧光灯的办法，使用起来简单方便［"3，$9］

!

E’=AF’*?G’-A;A等人设计了用于处理气体污染

物的外置光源管式反应器［$"］

!反应器包括一根内置玻璃棒（外径422，长度#9922）和一个外置玻璃管（内径"822）!内置玻璃棒表面负载有&’($催化剂粉末!光源采用反应器周围放置的%盏黑光灯，最大强度波长为8#/22!实验气体为苯、氮气、氧气的混和气体!气体进入反应器前需润湿，做法是将氮气通过加湿器，其含水量由氮气流速和环境温度决定!H?,

行了气相光催化氧化降解二氯丁烯的实验［$$］

，所不同的是玻璃管垂直放置，可同时适合固定床反应和流化床反应!$!#

光学纤维式光催化反应器

这是一种专门为光催化反应而设计的反应

器［$8，$%］

，可以看作是固定床光催化反应器的进一步

改进!这类反应器应用光导纤维作为向固相&’($传递光能的媒介!&’($通过适当的方法负载在光导纤维外层，紫外光从光纤一端导入，在光纤内发生折射从而照射&’($层使催化剂激活!

光学纤维束反应器的结构主体是0$根直径为"22包覆有&’($的光学纤维束，放置在石英反应器内，气体从反应器底部进入提供反应所需的氧!光源为紫外灯，用透镜将光源汇聚，导入石英纤维!光线在纤维中传播过程中照射到负载其表面的催化剂，反应液在催化剂外部流动并与催化剂作用实现光催化降解的目的!影响反应器效率的主要因素包括光在纤维内传播的一致程度；&’($对折射光的吸收程度以及反应液中待降解物扩散进入&’($涂层的能力!这种反应器有其独特的优点：（"）由于直接将光传导至催化剂，减少了反应器和反应液对光的吸收和散射；（$）通过光导纤维传导光，减少了光到暴露催化剂的误差，因而提高了光化学转换的量子产率；（8）可以进行远程传递处理环境中的有毒

$!$

哈尔滨商业大学学报（自然科学版）第)C卷

物质；（!）单位体积反应液内可被照射的催化剂面

积大；（"）包覆纤维使反应器内的光催化剂分散更好，减少了传质的限制#但是这种反应器目前还很不完善，由于光导纤维过细，涂膜和反应器制作过程中操作不便，易发生断裂且不易做得过长，制作成本也较高，因此不易制作成大规模的反应器，导致实际应用上的困难#

为了克服光纤维束反应器不易加工的不足，研究者采用石英管代替纤维束，它的光传导与反应的应液获得一个合适的溶解氧浓度#

这种反应器的结构符合高比表面积与体积比率的需要，更好地利用了光能，使反应液转化条件得到改善，而且可能通过改变它以规模来控制和改善光的渗透率#江立文等也用类似反应器降解有机

［$%］

工业废水，负载型光催化氧化剂依靠水流在反应器的反应区达到充分流化，根据反应器的动力学特点，提出了两种动力学模式，并对其进行了理论分析，为流化床光催化反应器的放大设计提供了理原理相同#反应液在石英管外流动，光波在管内传播，传播的同时部分光波被涂在管外的催化剂吸收而将其激活，激活的催化剂与管外的反应液接触而将其降解#此反应器除具有光导纤维反应器的一切优点外，还易于加工#缺点是由于光传导的困难和光衰弱，可能存在石英管末端无光照的现象，因此石英管不宜过长#光源功率过低，催化性能会受到影响#对此，可适当提高光源功率，或研制一种可以插入石英管内的紫外光源，这既可提高光源利用率，又可制成适合工业应用的大规模反应器#$#%

流化床光催化反应器

流化床反应器很好地解决了催化剂与反应液

的接触问题#流化床层载体处于不断流动、迁移、翻滚状态，反应液在载体颗粒之间流动，充分利用了催化剂的表面，使催化剂有效比表面积大大提高#同时，与悬浆式反应器相比，载体颗粒较纳米&’($粉体大得多，易于沉淀分离#由于流化床光反应器很适合于工业规模放大，所以作为一种新的光反应器发展方向，越来越多地受到人们的重视#$#%#)液固相流化床光催化反应器

用于光催化氧化反应的流化床反应器结构与典型流化床反应器的主要差别在于必须有一个光辐射装置，该装置通常被安装在圆筒型反应器的中心#*+,-./01//-02-’34等用流化床光反应器作了废

水中与环境相关的有机物降解实验［$"］

#该装置采

用一个!556中压汞灯置于圆筒形光反应器中心，中间夹了一个)577厚的冷却水层，外层为流化床层，内装石英砂负载&’($催化剂#反应器总受光面积为5#5!7$#墙体外面包以铝箔，以蠕动泵作为循环流动的动力#反应器外围辅以温度、81值、溶解氧调节装置#

反应过程可为批处理或连续处理型#反应液从容器底部进入，经液体散流片实现均匀流动，负载催化剂在液体的冲击下流化，流动过程中，在光照的条件下反应液得到降解#反应器外的气体处理箱给溶液充氧，并配有温度控制与81值控制，使反

论上的依据#其结果表明，理论计算值试验值一致，其相对误差小于5#)"9#

$#%#$气固相流化床光催化反庆器

对气固相流化床光催化反庆器的研究不多，:;+.22.*#.等人设计了一种小型平板流化床

用于净化空气中三氯乙烯的研究［$?］

#气固相催化反应需要在潮湿的空气条件下进行，流化床为光能、负载催化剂以及气体反应物提供了连续的有效接触#气固相反应中，光催化氧化速率与水蒸气含量有很大关系#.等用平板流化床做了水蒸气对反应速率影响的实验#结果发现，在水蒸气含量较低时，氧化速率与水蒸气含量无关，但在水蒸气含量较高的环境中，反应受到很大的抑制#$#%#@三相流化床光催化反应器#

同时含有气、液两相流体的流化床称为三相流化床，在三相流化床中，气体并不进入密相，而总是以气泡的形式通过床层；一部分液体进入密相以保持颗粒流化，另一部分液体则以气泡尾涡的形式通过床层#

气、液、固三相流化床反应器很好地解决了载体的流化问题#

三相流化床光催化反应装置［$A］

主体为双层套管，内管为石英管，内置紫外灯，外层为有机玻璃管#反应液从容器底部进入，在内外套管间流动#气体也从底部进入，通过一个布气板使气体以微气泡形式进入反应器#负载催化剂在气泡的带动下充分流化，气、固、液三相充分接触，气泡带入足够的溶解氧，使反应进行地充分、彻底#降解后的反应液从上方流出，一部分回流，一部分作为处理水排放#

与传统的光催化反应器相比，三相流化床反应器有以下优点：（)）固相催化剂容易分离；（$）它的结构适合于光催化反应所要求的高比表面积与体积的比率（!B"），而这一比率在固定床反应器中较低；（@）紫外光能的利用率高，有效光照面积大；（!）转化条件易于控制和改善；（"）适合于工业规模应用#

第"期陈平，等：J>K"光催化反应器的研究

"%$

三相流化床的不足之处主要在于催化剂的磨

损与消耗，由于负载催化剂长期承受气流与水流的强力冲击，催化剂势必要造成一定的磨损而使光降解能力降低!因此，在选择催化剂载体时，除了考虑其比表面积及耐腐蚀性等因素外，还要考虑其机械强度，只有耐冲击负荷大的载体，才适于作三相流化床的催化剂载体!

对三相流化床反应器的进一步研究提出了三相循环流化床反应器!三相循环床流态化操作区域理后的上清液流出反应器!

$

存在的问题与展望

光催化反应器的研究与设计是光催化氧化法

实用化过程中需要解决的焦点问题之一，已日益引

起人们的重视，有关报道也逐渐增加，但总体来说，光催化反应器的研究目前还基本局限于实验室研究，只有少数研究进入中试阶段!［$*］

从本质上说，反应器的设计就是要使光催化反位于膨胀床和输送床之间，可看作是气液鼓泡流和液体输送的结合!其特征与两相循环床相似，即大量的固体被带出床层顶部，并在底部有足够的固体颗粒进料来补充以维持稳定的操作!不过，到目前为止，三相循环流态化领域的研究结果仍极为匮乏!

三相循环流化床的底部由气体分布器和液体分布器组成!液体分布器分为两部分：管状主水流分布器和多孔辅助水流分布器!气、液、固三相混合物并流向上流动!在给定气速下，液体速度超过一定值时，颗粒被夹带到流化床顶部的分布器!在此，气体自动溢出，液固混合物经分离器分离后，液体流回到储水槽，固体颗粒进入颗粒储料罐

!

图"三相内循环流化床反应器示意图

#!出水口；"!紫外灯；$!石英管；%!反应区；

&!回流区；’!进水管；(!环状曝气头

!"#$%&’

()&*+,-./01*,&"22&%3400/*,%&&3/,%.5&

14$"6"7&68&6/,0*03+.*.49*"+%&.+*0%

尤宏等研究的内循环式三相循环流化床［")］

也

是一种非常适合于光催化氧化的反应体系!三相内循环流态化光催化反应器的结构如图"所示!反应器最里边的石英套管中是"*+紫外灯光源；中间是气、固、液三相上流区，由上浮气泡作主要动力；外层是回流区!反应器底部安装环状曝气头，产生气泡；顶部放大段形成缓冲区使气、固、液分离，处

应的光与固、液、气三相的配比达到最优化，这不仅是指技术上的最优化，同时也包括经济上的最优化，也就是说要达到最佳的技术经济比，使之技术上可行，经济上便宜，这对于包括我国在内的广大发展中国家是很有实际意义的,要达到这个目的，首先就需要大量的描述反应器行为的动力学数据和反应器模型!从理论角度来看，建立和求解光催化反应器行为的方程是十分困难的，而由于目前的试验研究均落后于理论分析，因而从试验上对这些模型进行验证和考察也是十分困难的，这就阻碍了光催化反应器的研究进展!因此，目前迫切需要对光催化反应器进行更深入的系统的试验研究，以促进光催化反应器的模拟和设计方法的建立和完善!可以预见，随着各种技术水平的不断提高和研究的不断深入，光催化反应器的研制一定能够从实验室走向应用化，其工业规模化应用必定有着广泛的前景!参考文献：

#］韩兆慧，赵化侨!半导体多相光催化应用研究进展［-］!化学进展，#)))（#）：#.#*!

"］/012，134567!89:;?@A>;B@BCD>;C9E=@C@D>AF;GCF9>BEH@IA9H@A9=A=9@A9CDF@J>K".I9BI>A9?9CLM;A;;N>C@A>;BL=;:9I［I-］!+@A!O:>!J9:M!，#))’，$%（)）：%).&&!

$］J3KP5JK57!0BQ9IA>E@A>;B;GJ>K".D@I9CLM;A;:@A@BR

@:A>Q@A>;B;GS!:;>BH@A9=［-］!（0B）：3@?@=C;TI@BC>BCTIA=>@BE;GAM9U>C.@A:>BCTIA=>@

%］-S45.74P0S3!J>K".D@I9CI;:C9A;N>G>:@A>;B;GH@A9=:;BA@>B>BE;=E@B>:L;9I;G"，%.C>:M:@:>C（"，%.8）@BC;GD9B?;GT=@B［-］!4LL9CV@A@IW：SBRQ>=;BU9BA@

&］+Y5SOO!Z!Z9=G;=U@B:9;GB;B:;B:9BA=@A>BEI;:;N>C@A>;B=9@:A;=I，Z@=A!：OM@ET=@A>;B［-］!-!O;B99=>BE，#))%，##’：X.#$!’］邢

核，王怡中!多相光催化水处理技术发展过程中反应器

研究的现状及发展趋势［-］!环境科学，"**#，"（"%）：#"$.#"(!(］+Y5SOOZ!Z9=G;=U@B:9;GB;B:;B:9BA=@A>BEI;:;NR>C@A>;B=9@:A;=I，Z@=A"：[ET=@A>;B［-］!-!O;

［［［［［［［

+))

!"#$"%%&$"#，’(()，’’*：+,-.［/］张彭义，余

哈尔滨商业大学学报（自然科学版）

HB$B9：!"I$&?"F%"，’((/，’*：J)-,J2-.

第’(卷

刚，蒋展鹏.倾角和循环流量对平板型光催化反［+1］8D96X686N68.U?"?RGE?$^%=?">:&#%B$>$%:#%>T%:=B$;:;]［0］$=$"%@;%BBR:.6：UE%F.，’((/，’//：*2,*(.

［+’］MY36MYOD!.U?FG>%:HB.，+11’，J2：’//1,’//).

［++］5D!W6M，UMOY3CDPM!OM.V:B,GE:B%GE?H?&?,TQ.+11’，J2：+/+J,应器性能的影响［0］（2）：.环境科学，+111，+’’-,+’.

［(］3456768.9:;:"==%F［0］：GE?HB.，’((/，J（+2）-+*,-+/K［’1］L6CCM!N3ONKPE??Q&%=?&#:"$;B$"R:HB

［’’］L6CCM!N3ON.7%B$"R:HB$=.3?>:&!"%&#H，’((+，)（(*）21-,2’J.

’+］3696C!0，6"=%&B?"L6K6S$"%H?&?B:>$;H>$;:;$=?I%&C$D+F%FT&:"%BBQGG?&:BB.［0］0.U:.，’((’，’+-：’*-,’--.’J］王

强KC$D+,活性碳复合膜及其光电催化性能的研究

7］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，+11’K

’)］张桂兰K染料废水在旋转式光催化反应器中的降解研究0］.环境科学，’(((，+（1J）：-(,/’.

’2］P4L6VW，X4!PWKU?FG:&$B?"?A?>$"#A$>FGE?，’(((，JJ：J+’1,J+’*.

’*］0DM5U，UOYCC!57!5.3?>:&=%,;?"HBO%B%:E0］.’((*，*（/J）：+-1,+-/.

’-］ZM65VX，0DM5U，UOYCC!57!5.[$@%=,T%=GE?HB:&=%;?".’(()，+/：)J2,))+.

’/］OD9!OC6.94O53.!AA%;HB$B?ACU!［0］.0.!"I$&?F%"!"#$"%%&$"#，’(((，’*（’）：--,/2.

’(］65V!WY7Y3C.8$"%HQ?B%=,>??G&%:;$%=;:]

+/+-.

+J］5YUDW6WP，LYUM6!WOM.7%I%>?GF%"%&%:;H?&?GE%"?>［0］.!"I$&?".3;$.C%;E"?>.，’((2，+(：+(-),+(/’.+)］5YUDW6WP，LYUM6!WOM.UE%F$;:>:"=GEHB$;:>;E:&:;%&%:;.’((*，J1：+/1*,+/’+.

+2］657O!63M.C$D+,6BB$B>H&%>%]I:"A>Q&$=$^%=T%=GE?.，’((*，J1：/’-,/+).

+*］江立文，李耀中.流化床光催化反应器动力学模式［0］.中国环境科学，+111，+1（*）：2)1,2)J.

+-］WX5!CC!6，VO!VDOX7，O64PP9.[>Q=$^%=,T%=GE?H?%%"%$";?".’((+，+*：)(+,)(2.+/］崔

鹏，范益群.7%B$#":"=:GG>$;:Q$=$^%=T%=GE?

:>H

平.三相内循环流化床光催化氧化反应体系的研究

7］.哈尔滨：哈尔滨工业大学，+11+KJ1］张乃东，郑

威.羟自由基DM在水处理中的应用［0］.哈尔

滨商业大学学报：自然科学版，+11’，’（-J）：++,+).

［［［［［［［［［［［［［［［［［［［［