基于柱状发光体悬浆式光催化反应器绝对量子产率的计算方法

与均相体系不同 ,多相光催化体系不能忽略催化剂颗粒对光子的散射 ,但严格求解光辐射传递方程在数学上是很困难的 .通常采用的输入光强计算表观量子产率的方法往往低估了真实的光量子产率 .本文针对带有柱状发光体圆筒形悬浆体系反应器 ,在做出一些合理的简化后 ,提出了一种以二氧化钛为催化剂在近紫外光辐照下多相光催化绝对量子产率的计算方法 .以苯酚为模型化合物 ,应用在典型反应器中光催化降解的实验结果 ,求得局域体积光子吸收速率 (LVRPA)在反应器内的分布 ,计算了绝对光量子产率 .表观量子产率与绝对量子产率相差7.08% ,约有1.1%输入光辐射从反应器筒壁上被淬灭 .本方法可用来评价不同催化剂或同一催化剂不同模型化合物的光催化效率 ,也为光催化反应器的设计提供了依据 .     

三相内循环流化床光催化反应器及其光辐射传递规律

提出并建立了三相内循环流化床光催化反应器 ,对其内部光辐射传递规律进行了研究 .结果表明 ,在气固相共同作用下(通气量>0.3m³/h) ,光强的径向分布服从指数衰减规律 ,与Rose公式中通过均匀悬浊介质时的光强分布规律一致 .光辐射能的数值受初始光强 .催化剂颗粒浓度和液层厚度的共同影响 .通气量只影响床层流化状态 ,对光强分布影响可以忽略 .对罗丹明B的光催化降解实验表明 ,三相内循环流化床的光催化效率高于传统的悬浆式反应床 ,本系统的最佳催化剂浓度为10～12g/L .     

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

根据多相光催化反应器的发展历史 ,将多相光催化反应器分为传统的反应器、以机理研究为目的的反应器和以实用化研究为目的的反应器 ,着重介绍了以实用化研究为目的的多相光催化反应器近年来在国内外的研制及应用情况 .阐明了新型多相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关键问题之一 ,论述了目前存在的问题以及今后的发展方向.     

紫外光降解反应器去除氯苯气体模型的建立与应用

从光化学反应过程出发,基于线性光源球面辐射能量分布（LSSE）,以反应器内部空间的辐射能吸收密度、空塔停留时间、进口浓度等为主要参数,建立了气相环境中紫外光化学反应器去除氯苯的数学模型.结果表明,建立的模型能很好地模拟和预测紫外光化学反应器对氯苯气体的去除性能.氯苯气体的紫外光化学反应表现出一级反应动力学的特征.该模型包含了紫外光降解反应器设计的主要参数,同时被用于预测了反应器在不同进口浓度和不同空塔停留时间条件下的出口氯苯浓度,进而获得不同进口浓度达标排放所需要的最小空塔停留时间,为气相污染物的紫外光降解反应器的设计与运行提供了重要的理论指导.     

流化床光催化氧化器净化饮用水典型有机物研究

采用自制流化床光催化氧化装置进行了微污染饮用水净化试验,装置分为配水区、反应区、紫外光源和固液分离器4部分.试验结果表明流化床光催化氧化反应器对CODMn,UV254和2,4-二氯苯酚的去除效果明显.CODMn去除率受进水浓度影响较大.初始CODmn较高时,其去除率相对较高;而CODmn较低时,去除率则相对较低.光催化可有效地的提升给水处理工艺对污染物的处理效果.未经光催化时,所有常规工艺对UV254的去除率仅为57.3％,但经过后续的光催化氧化单元,UV254的去除率提高到92.0％.此外,光催化氧化对有毒有机物二氯苯酚有较好的处理效果,30 min内光催化氧化对2,4-二氯苯酚去除率约为97.3％,几乎可以达到完全降解.     

夏季太湖光学介质获取的光合有效辐射能量谱随深度变化规律的研究

根据2006-07-29～2006-08-01太湖41个站点测定的水体上、下行辐照度、非藻类颗粒物、浮游植物及有色溶解有机物(chromophoric dissolved organic matter, CDOM)的吸收系数,计算了单位水体中各介质所吸收光合有效辐射能量谱随深度的变化.结果表明,单位水体中的浮游植物获取光合有效辐射能量的标准化谱在表层有2个主峰,分别位于450 nm左右和675 nm左右,随着深度增加,位于450 nm左右的峰逐渐减弱,在藻型湖区和湖心区,衰减尤为明显,且该峰对应的波长出现红移现象;浮游植物获取的主要光能来源随深度的增加逐渐由400～500 nm和600～700 nm向600～700 nm过渡,在草型湖区的过渡速度相对缓慢,而在梅梁湾（藻型湖区）和湖心区却很快;单位水体中的非藻类颗粒物在表层获取的能量主要来自400～500 nm,但随深度的增加,其获取的能量主要来自500～600 nm;单位水体中CDOM获取光合有效辐射能量随深度的变化特征类似于非藻类颗粒物,但在草型湖区,其在500～600 nm获取能量的优势不如非藻类颗粒物明显.     

不同波段紫外光在TiO2悬浊液中的消光特点

为确定TiO₂催化剂悬浊液对不同波段紫外光的消光规律,本试验以4-CBA-Na为模型污染物,针对催化剂/污染物悬浊液体系在不同催化剂投加量下,对UVA、UVB和UVC波段光子的消光效果进行了测定.结果表明,各悬浮体系对各波段紫外光的消光基本上符合比耳定律,即随着入射光程的增加,光强呈现负指数衰减;紫外光在催化剂悬浊液中的消光系数随催化剂投加量的增大而增加,其增加规律可以用二次多项式表示;污染物溶液本身对UVB和UVC紫外光有吸收,UVB和UVC紫外光在催化剂-污染物悬浮体系中的消光系数可视为污染物与催化剂颗粒的消光系数之叠加.催化剂悬浊液对紫外光的消光系数随紫外光波长的减小而增大,这意味着使用短波长的UVC作为光催化降解光源可以提高能量利用效率.     

多相光催化氧化处理焦化废水的研究

以TiO2为催化剂,H2O2为氧化剂,在紫外光照射下采用多相光催化氧化法对焦化废水进行处理,探讨了影响COD去除率的各种因素,得出了最佳工艺条件。结果表明该法可使焦化厂二沉池废水COD从350.3mg/L降至53.1mg/L,COD去除率可达84.8%。还发现多相光催化氧化工艺并不适合处理高浓度废水,但通过提高H2O2的投加量可扩大多相光催化氧化法处理焦化废水的浓度范围。     

半导体多相光催化技术研究现状及发展趋势

半导体多相光催化技术是光化学领域和环保领域中的研究热点之一。本文综述了半导体多相光催化反应机理、反应动力学、影响半导体多相光催化降解的因素、目前半导体多相光催化技术在实际环境中的应用,并对其前景及发展方向作出展望。     

NO,N2气体中电晕放电高能电子密度分布的光谱实验研究

利用目前在等离子体特性诊断方面较为先进实用的发射光谱法，在常温常压下测量了正脉电晕放电ＮＯ发射光谱相对强度沿线－筒式反应器的径向分布以及Ｏ２对ＮＯ发射光谱强度的影响。由此得到了正脉冲电晕放电等离子体中高能电子的电子密度沿线－筒式反应器的径向分布情况。     

毛白杨静态压缩力学性能研究及吸能分析

目的 获取毛白杨的静态压缩力学性能.方法 针对含水率为14.6％,密度为0.544 g/cm3的毛白杨木材试件进行静态压缩实验,通过实验获得毛白杨顺纹、横纹径向和横纹弦向的抗压模量、准静态压缩应力-应变曲线,并对不同方向的吸能特性进行分析.结果 毛白杨木材顺纹、横纹径向和横纹弦向抗压弹性模量分别为10.49 GPa、887和504 MPa;顺纹方向加载试件破坏形式表现为轴向屈曲,横纹径向为沿径向的裂纹及破坏,横纹弦向的破坏模式则为沿木纹纤维间的分离破坏.结论 在相同变形(应变相等)情况下,毛白杨木材单位体积吸能沿顺纹方向压缩吸收的能量最大.在应变小于0.45情况下,横纹径向和弦向压缩吸能曲线基本重合,随着应变继续增加,横纹弦向压缩吸能略大于横纹径向压缩吸能.     

生物膜法光发酵制氢的研究现状与展望

21世纪被誉为氢能世纪.光发酵制氢作为绿色可持续生物制氢方式的一种,可以利用独特的光合系统固定太阳能,并利用有机物产生清洁能源氢气,因而受到广泛关注.但光发酵细菌凝集力差、底物转化效率和光能利用率低导致产氢效能下降,从而阻碍了光发酵制氢的发展.光发酵细菌可以通过形成生物膜而被有效固定,进而增加反应器内光发酵细菌的生物持有量,提高光发酵细菌对不利环境的抵抗力;同时,光发酵细菌形成生物膜后可以调控产氢细菌新陈代谢和生理活性使其更利于产氢.其中,光发酵生物膜反应器的设计尤为重要,尤其是反应器内光源的均匀分配对于光发酵制氢是一项关键因素,需要对光源设计、空间摆放和遮光性进行综合分析和设计;其次,需要考虑载体性质和载体安装以充分吸附光发酵细菌并形成生物膜;同时,结合未来可持续绿色发展的需求,光发酵生物膜反应器设计需要逐步过渡到以室外环境作为常规环境和太阳作为光源.尽管光发酵生物膜制氢前景良好,但目前对于光发酵生物膜反应器和制氢机制的研究仍然不够充分,需要更加深入地探索和优化以突破光发酵制氢的瓶颈,推动氢能行业的发展.     

回转反吹袋式除尘器袋内的反吹流场

为了描述反吹风条件下回转反吹袋式除尘器袋内气流的流动规律,应用不可压缩粘性气体流动能量方程,对反吹风时形成的袋内气流流场进行了理论分析,得到了袋内气流轴向风速和径向反吹风速的计算公式.通过对直径为100mm、长6000mm的滤袋模型实际轴向风速的测定,表明实测结果与理论计算值吻合较好.根据对袋内径向反吹风速分布的分析,提出较好保证径向反吹风速均匀分布的临界滤袋长径比值,为合理确定滤袋尺寸提供了依据.     

Revealing photon transmission in an ultraviolet reactor: Advanced approaches for measuring fluence rate distribution in water for model validation

Fluence rate (FR) distribution (optical field) is of great significance in the optimal design of ultraviolet (UV) reactors for disinfection or oxidation processes in water treatment. Since the 1970s, various simulation models have been developed, which can be combined with computational fluidic dynamic software to calculate the fluence delivered in a UV reactor. These models strive for experimental validation and further improvement, which is a major challenge for UV technology in water treatment. Herein, a review of the simulation models of the FR distribution in a UV reactor and the applications of the current main experimental measurement approaches including conventional flat-type UV detector, spherical actinometer, and micro-fluorescent silica detector (MFSD), is presented. Moreover, FR distributions in a UV reactor are compared between various simulation models and MFSD measurements. In addition, the main influential factors on the FR distribution, including inner-wall reflection, refraction and shadowing effects of adjacent lamps, and turbidity effect are discussed, which is helpful for improving the accuracy of the simulation models and avoiding dark regions in the reactor design. This paper provides an overview on the simulation models and measurement approaches for the FR distribution, which is helpful for the model selection in fluence calculations and gives high confidence on the optimal design of UV reactors in regard to present methods.     

水处理光电催化反应器内部结构优化布设机理探讨

光电催化(PEC)反应器内部结构的优化布设对水中污染物的降解效率至关重要.本文采用氧化还原法制备了一种蓝色TiO_2纳米管阵列电极板,探究了PEC反应器内各布设因素对亚甲基蓝(MB)降解效果的影响.结果表明,阳极板与光源中心距离的减小、阳极板旋转角度的减小及阳极板数量的增加均会导致MB降解速率的加快.进一步分析表明,各布设因素对MB的降解影响均可归因为紫外(UV)辐照强度.MB的PEC降解速率与阳极板表面UV辐照强度呈线性正相关,其线性拟合公式的斜率(0.00219)和截距(0.0049)分别反映了UV光子应用于阳极催化氧化和直接光降解MB的相对效果,揭示了各反应对MB降解速率的贡献.此外,不同内径(64、72和80 mm)的PEC反应器对比结果表明,反应器内径越小,MB降解速率越快,但内径为80 mm的反应器降解MB的单位电能消耗(E_(EO))最低(17.24 kWh·m~(-3)·order~(-1)).最后,量化分析了不同内径反应器中阳极催化氧化和直接光降解对MB降解速率的贡献,为PEC反应器的优化设计提供了重要参考.     

微波无极紫外方法对二沉池出水的消毒研究

采用自制微波无极紫外连续式消毒反应器,对二沉池出水进行消毒.紫外光源为自制圆柱形无极灯,灯内充汞10mg、氩气压强666.61Pa紫外光强5.07mW/cm²,进水流量0.072L/s,出水细菌总数2CFU/mL,大肠菌群数0.微波无极紫外作用过程中,微波破坏细胞壁细胞膜结构使蛋白质、K⁺等胞内物质产生渗漏,这种不可逆的破坏过程有效抑制紫外光复活现象.     

紫外线消毒系统中强度分布的理论计算与生物验证对比

应用以MPSS模型为基础的计算软件UV calc对某饮用水紫外线消毒反应器进行强度分布的计算,同时,采用枯草芽孢杆菌(ATCC9372)作为受试菌种进行生物验证.结果显示,在该反应器中理论计算数值总体上明显高于生物验证的数值,反应器中最低紫外剂量区域出现在2支灯管之间的反应器壁附近.另外,理论计算和生物验证的误差与流量、透光率具有相关性.在高流量、低透光率的情况下,理论计算的数值更接近于生物验证数值.相对于理论计算,生物验证是确定紫外线反应器剂量反应曲线的可靠方法.     

废弃印刷线路板热解过程传热特性实验研究

为了改善印刷线路板热解过程中的传热性能、提高废弃印刷线路板热解效率和产率、减少热解过程对环境的二次污染,本文设计并搭建了一套固定床热解实验装置,在高温氮气渗流条件下对3种不同尺寸废弃印刷线路板颗粒料层的热解过程进行了对比实验;测试了颗粒料层热解过程沿轴向和径向的温度分布,分析了线路板颗粒尺寸对物料层温度场和对热解区域迁移速度的影响,阐明了沿热解炉高度方向物料温度参数随时间的变化特征,揭示了热解区域和热解状态对于沿轴向的温升速率和温度梯度的影响规律.结果表明:较大颗粒料层的热解区域纵向迁移速度要快于小颗粒料层,当颗粒尺寸分别为1.5、2.5和3.5 cm时,热解区域的纵向迁移速度分别为0.47、0.50和0.63 m·h~(-1);热解区域和热解状态对于沿轴向的温升速率和温度梯度有显著影响;废弃印刷线路版热解过程的能源利用效率较低,只有29.50%～37.13%,主要损失为热解装置和物料的蓄热损失.研究结果对印刷线路板热解装置的设计和运行具有重要的指导意义.