光催化反应器的设计
光催化反应器尺寸计算
光催化反应器尺寸计算光催化反应器尺寸计算1. 引言光催化反应器是一种使用光能催化化学反应的装置，广泛应用于空气净化、水处理、有机废气处理等领域。
在光催化反应器的设计过程中，尺寸计算是非常重要的一步，它直接影响反应器的效果和经济性。
本文将介绍光催化反应器尺寸计算的基本原理和方法，并结合实例进行详细说明。
2. 光催化反应器的基本原理光催化反应器是利用光合催化剂对光能的吸收与利用，使反应物得到活化，从而加速化学反应的进行。
光催化反应器主要由反应室、光源、光合催化剂和气体或液体介质组成。
光合催化剂通常是光敏性半导体材料，如二氧化钛（TiO2）。
当光敏材料吸收光能后，产生电子-空穴对，并通过电子传递和电子转移等过程参与催化反应。
3. 光催化反应器尺寸计算的基本原理光催化反应器尺寸计算包括反应室的选择和尺寸的确定。
反应室的选择主要考虑材料的透明性和光学性能，以确保光能的传输和利用效率。
尺寸的确定涉及反应器的体积、比表面积、光照强度、气体或液体流速等参数的计算。
3.1 反应器体积的计算反应器体积的计算通常根据反应液体或气体的流速和停留时间确定。
对于流速较大的情况，可采用楔形反应器，而对于流速较小的情况，则可采用圆柱形反应器。
体积计算公式如下：V = Q × t其中，V为反应器体积，Q为反应物的流速，t为停留时间。
3.2 反应器比表面积的计算反应器比表面积的计算主要涉及光敏材料的载体和反应室的设计。
光敏材料的载体应具有高比表面积，以增加光敏材料与光线的接触面积。
反应室的设计应尽量减小反应物的扩散距离，以提高利用率。
比表面积计算公式如下：A = V / Vm其中，A为反应器比表面积，V为反应器体积，Vm为光敏材料的体积。
3.3 光照强度的计算光照强度是指单位面积上光的能量流量，通常以瓦特/平方米表示。
光敏材料的吸光能力和光照强度的衰减与反应器效果息息相关。
光照强度的计算可以根据光源的辐射特性确定，也可以通过实验测定得到。
玻璃仪器在光催化反应器设计中的应用考核试卷
18. ABC
19. ABC
20. AD
三、填空题
1.催化剂的固定
2.高硼硅玻璃
3.光学
4.光散射
5.热膨胀系数
6.玻璃纤维增强
7.波长
8.光学抛光
9.石英玻璃
10.玻璃材质
四、判断题
1. ×
2. ×
3. ×
4. ×
5. √
6. ×
7. √
8. ×
9. ×
10. √
五、主观题（参考）
1.玻璃仪器的选择主要考虑因素包括光学性能、化学稳定性、热稳定性和机械强度。这些因素影响光催化效率，例如，高透光率可提高光照效果，良好的化学稳定性可保证长期使用，热稳定性影响反应温度控制，机械强度则关系到反应器结构安全。
9.玻璃仪器的表面粗糙度对光催化效率没有影响。（×）
10.在光催化反应器中，玻璃仪器的紫外线透过率越高，光催化效率越高。（√）
五、主观题（本题共4小题，每题5分，共20分）
1.请阐述在光催化反应器设计中，玻璃仪器选择的主要考虑因素，并说明这些因素如何影响光催化效率。
（）
2.描述玻璃仪器在光催化反应器中的光散射效应，并分析其对光催化反应的利弊。
玻璃仪器在光催化反应器设计中的应用考核试卷
考生姓名：__________答题日期：__________得分：__________判卷人：__________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.下列哪种玻璃仪器常用于光催化反应器中的光源载体？
（）
2.在光催化反应器设计中，__________玻璃因其高透光率和良好的化学稳定性而常被选用。
催化裂化汽油光催化脱硫连续管式反应器数学模型
二 十 世 纪 中期 ， 化 学 已发 展 的 相 当成 熟并 有许 多 过 程 应 用 于 实 际生 产 ， 在 石 油 加 工 过 程 中 的应 光 但
用 ［ 却极 少 ． １ ］
光 化学 反应 器 的设 计 与开发 与一 般 反应器 相 比， 有很 大 的差 异 ． 源 的种 类 ， 子 的传 播 、 收 、 射 具 光 光 吸 发 及 光化 学反 应器 的几 何形 状 、 与光源 间相 互位 置等 均 会对 光 化 学 反应 过 程产 生 直 接影 响 ． 由于 Ｆ Ｃ汽油 而 Ｃ 体系 的复杂 性 ，Ｃ Ｆ Ｃ汽油光 催 化反应 器 的设计 与 开发 比一般 体系 的光化 学 反应器 更 复杂 ． 因此 ， 立 Ｆ Ｃ汽 建 Ｃ 油光催 化反 应器 模 型 ， 须在传 统 一般 反应 器和 光化学 反应器 的基 础上 引入 Ｆ Ｃ汽油 体 系 中的光 辐射 能传 必 Ｃ
基金项 目： 中石化股份公司资助项 目． 作者简介 ： 王磊（ ９ ８一）男 ， １６ ， 山东潍坊人 ， 博士 ， 讲师 ， 主要从事清洁燃料：艺 的开发 与研究 【
３ 卷第 ５期 １
王
磊， 沈本贤 ， 书珍 ， ： 催化裂化 汽油光催化脱硫 连续管式 反应器数学模 型 李 等
４５ ５
递方程 、 光强度分布方程 ， 这使建立 Ｆ Ｃ汽油光催化反应器模型 比建立传统反应器和光化学反应器模型复 Ｃ
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华 东理 工大 学采 用 间歇式 轻油 萃取 一光催 化 氧化 深 度脱 硫 工艺 ｆ０ Ｆ Ｃ汽 油 脱硫 精 制 ， 得 了 良好 ＿］ Ｃ １对 ， 取 的成效 ， 并建 立 了 间歇 式光 催化 氧化 全 混 釜反 应 器 的数学 模 型 ＿ ； 此 基 础 上 ， 过 工艺 改 进 ， 短 反应 时 ３在 通 缩 间， 开发 了国 内外 第一 套 连续式 轻 油萃取 一光催化 氧化 深度脱 硫光 催化 工艺 ． 文针对 该工 艺 中的光催 化反 本 应单元 ， Ｆ Ｃ汽 油光 催化 反应 器进 行合 理简化 ， 对 Ｃ 并从 光 的量 子 性 出发 ， 综合 考 虑 反应 器 几何 构 形 、 光源 的 形 状及 催化 剂 的表 面特性 、 强度对 Ｆ Ｃ汽 油光催 化反应 的影 响 ， 光 Ｃ 建立 了 Ｆ Ｃ汽 油光催 化反应 器 的数 学模 Ｃ
用于光催化反应器的双面出光LED光源设计
用于光催化反应器的双面出光LED光源设计薛冬冬;郭震宁;林介本;张佳宁;陈中行;李建鹏【摘要】从光催化反应器的光源结构出发,采用波长为365 nm的紫外2835LED 作为光源.使用基材为PMMA并分别掺入二氧化硅和氧化铝晶体颗粒的亚克力板作为纳米导光板.利用建模工具Solidworks及仿真工具Lighttools设计导光板双面出光模型,并进行仿真优化.仿真结果表明,当导光板尺寸为600 mm×300 mm ×4 mm,采用氧化铝纳米晶粒的粒子数密度为3 450 mm-3,粒径为2 150 nm时,紫外光光耦合效率在70％以上,双面出光光照均匀度均在80％以上,符合光催化反应器光源的要求.【期刊名称】《照明工程学报》【年(卷),期】2019(030)001【总页数】6页(P32-37)【关键词】光催化反应器;紫外LED;纳米导光板;双面出光;光耦合效率;光照均匀度【作者】薛冬冬;郭震宁;林介本;张佳宁;陈中行;李建鹏【作者单位】华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;福建省光传输与变换重点实验室,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;福建省光传输与变换重点实验室,福建厦门361021;泉州市世芯智能照明技术研究院有限公司,福建泉州 362302;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;福建省光传输与变换重点实验室,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;福建省光传输与变换重点实验室,福建厦门361021;华侨大学信息科学与工程学院,福建厦门361021;福建省光传输与变换重点实验室,福建厦门361021【正文语种】中文【中图分类】TM923引言光催化作为水处理的一种方式相对于传统的物理及化学方式而言具有成本低、二次污染少、降解污染物完全和易操作等优点[1, 2]。
因二氧化钛具有性能优良、化学性质稳定、抗光腐蚀能力强、无毒和廉价易得的优点而被作为催化剂广泛用于光催化氧化中[3, 4]。
典型的光催化反应器
典型的光催化反应器光催化是废水净化的一个很有前途的技术，因而引起了国内外的重视，已经有了二十多年的经验积累，在光催化降解有机污染物、光催化剂的改性等方面受到了广泛的关注，有关光催化氧化法在水污染治理方面应用研究的报道很多，而在反应器的设计和选材也有一些相关的报道，但涉及到光反应器应用的报道较少。
在光催化反应中，反应器的材料、结构、形状、光源的几何位置等很多因素对光催化反应速率有很大的影响。
气相光催化反应器的设计有静态配气和动态配气的两种，种类和相关的研究较少，所以下面着重介绍液相光催化反应器的结构、种类和影响因素。
影响光催化反应器效率的因素很多，如光源(光源强度、波段与光照方式)、催化剂性质(催化剂粒径、类型与载体)、废液的外加氧化剂(如O2 ,H2O2,O3等)、待处理废水性质(废液的初始浓度组成、pH值、抑制物含量)、温度、废液的流动力学特征、停留时间等因素对反应器的最佳运行都有影响，反应器的整体设计要综合考虑这些因素。
1.光源用于光催化的光源有电光源和太阳光源。
电光源有高压汞灯、荧光灯、黑光灯、氨灯等。
光源的选择、布置及使用既要考虑效能又必须考虑经济性，因此，在设计光催化反应器时，要综合考虑各方面的影响因素。
过去，更多研究放在电光源上，使用的光波多限于光谱紫外区。
太阳光源是经济又环保的光源，开发出利用太阳能的光催化反应器一直是研究者追求的目标，但是由于在光催化反应中，太阳光的利用率很低，因此这类反应器的成功开发和真正实现工业应用目前还有很大难度，需要解决催化剂改性等许多方面的技术问题。
光源波长、光强及光源几何位置对催化反应有至关重要的影响，一般情况下，光源波长越短，效率越高;在同等波长的条件下，光强越高，效率越高，但并非线性相关的。
一般在低光强时，有机物降解速度与光强呈线性关系，高光强时，降解速度与光强的平方根存在线性关系。
光线的照射方式可分为直接照射和直接一反光结合照射，后者的使用更能充分利用光能。
光催化反应器的设计
通过改进材料的晶体结构、表面性质和能带结构，提高其光催化活 性、稳定性和持久性。
材料组合与复合
将不同材料进行组合或复合，实现优势互补，提高光催化效果。
反应器的大型化与集成化
扩大反应器规模
研究如何将光催化反应器从实验 室规模扩大到工业规模，实现大 规模应用。
集成化反应器设计
将多个光催化反应器集成在一起 ，形成模块化、一体化的光催化 系统，提高整体效率。
提高光能的利用率
高效光收集系统
研究和发展高效的光收集系统，将更多入射光转化为可以利用的 光能。
光能转化效率提升
优化光催化材料的能带结构，提高光能转化为化学能的效率。
光波长拓展
研究如何利用不同波长的光，拓展光催化反应器的应用范围。
反应器的稳定性与持久性
长期运行性能测试
对光催化反应器进行长时间运行性能测试，评估其稳定性和持久性。
能耗与产率的评估
能耗
能耗是衡量光催化反应器经济性能的重要指标之 一，它表示为了获得一定量的目标产物所消耗的 能量。
影响因素
能耗与产率受到多种因素的影响，如光源的波长 、强度、照射角度，反应器的设计、操作温度和 压力等。
产率
产率是衡量光催化反应器性能的重要指标之一， 它表示单位时间内生成目标产物的量。
光催化反应的应用
光催化反应在污水处理领域的应用
01
利用光催化剂可以将有机污染物降解为无害的物质，从而达到
净化水质的目的。
光催化反应在能源转化领域的应用
02
光催化剂可以将太阳能转化为电能或氢能，为可再生能源的利
用提供了一种有效途径。
光催化反应在有机合成领域的应用
Hale Waihona Puke 03光催化剂可以用于合成有机化合物，具有高效、环保和条件温
光催化反应原理__概述说明以及解释
光催化反应原理概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在当今的化学研究领域中，光催化反应成为一项备受关注的新兴技术。
光催化反应利用可见光或紫外光作为能量源，通过特定的催化剂催化引发化学反应，具有高效、环境友好等优点。
该技术不仅能够用于合成有机物，还可以降解污染物和产生清洁能源等应用领域。
1.2 文章结构本文将首先介绍光催化反应的基本原理及其机制。
随后，在第三部分中，我们将重点探讨几个重要的光催化反应实例，涵盖水分解产氢、环境污染物降解以及有机合成等方面。
接下来，在第四部分中，我们将讨论目前新型光吸收材料的研究进展以及提高光催化活性的策略和方法。
最后，在第五部分中进行总结，并对未来研究方向进行展望和建议。
1.3 目的通过本文的撰写，旨在全面介绍光催化反应原理和相关领域的研究进展，加深对该领域的认识和理解。
同时，本文还将探讨光催化材料与技术的发展趋势，并提出未来研究方向的建议。
通过对光催化反应的概述说明和解释，希望能够为读者提供一个清晰而系统的了解，并启发更多有关该领域的研究工作和创新思路。
2. 光催化反应原理:2.1 光催化反应概述光催化是一种利用光能激发物质产生化学反应的过程。
在光照条件下，光催化剂吸收入射光能，通过电子转移、氧化还原等过程，促进溶液中的物质转变。
该过程可以在室温下进行，并具有高效、环境友好以及可控性等特点，因此在许多领域具有广泛的应用前景。
2.2 光催化反应机制光催化反应机制主要涉及三个关键步骤：光吸收、载流子分离与传输以及相应的反应过程。
当光照射到光催化剂表面时，其能带间距会导致电子跃迁，从而生成激发态电子和空穴。
这些激发态电子和空穴被分离，并沿着晶格构成的通道传输。
接着，在光生活性表面形成了一系列氧化还原对。
当底物进入这些表面氧化还原对之间的接触区域时，它们可以接受或释放电子，从而引发与之相应的化学反应。
这种过程可以通过促进光解水或降解有机污染物等方式来实现。
2.3 光催化剂的选择和设计光催化反应的效果主要依赖于所选用的光催化剂。
光催化co2反应器
光催化co2反应器英文回答：The topic I would like to discuss is the photocatalytic CO2 reactor. This type of reactor utilizes light energy to drive the chemical reaction that converts carbon dioxide (CO2) into useful products. It has gained significant attention in recent years due to its potential for mitigating climate change and reducing greenhouse gas emissions.One of the key components of a photocatalytic CO2 reactor is the photocatalyst. This is a material that can absorb light energy and use it to initiate the CO2 conversion reaction. Common photocatalysts used in these reactors include titanium dioxide (TiO2) and zinc oxide (ZnO). These materials have the ability to generate electron-hole pairs when exposed to light, which can then participate in the CO2 reduction reaction.In addition to the photocatalyst, the reactor also requires a light source to provide the necessary energy for the photocatalytic reaction. This can be natural sunlightor artificial light sources such as LEDs. The choice oflight source depends on factors such as the desiredreaction rate and the availability of sunlight.The design of the reactor is another important aspectto consider. It should provide efficient light absorptionby the photocatalyst and ensure good contact between theCO2 and the photocatalyst surface. This can be achieved through various configurations such as slurry reactors,fixed-bed reactors, and fluidized-bed reactors.The photocatalytic CO2 reactor offers several advantages over traditional CO2 conversion methods. Firstly, it is a sustainable and environmentally friendly process as it utilizes renewable energy sources such as sunlight. Secondly, it can convert CO2 into valuable products such as fuels or chemicals, thereby reducing the dependence onfossil fuels. Finally, it has the potential to capture and utilize CO2 emissions from industrial processes, helping tomitigate climate change.To illustrate the concept further, let's consider an example. Imagine a large-scale photocatalytic CO2 reactor installed near a power plant. The reactor is equipped witha titanium dioxide photocatalyst and uses sunlight as the light source. As the sunlight hits the photocatalyst, it generates electron-hole pairs that react with CO2, converting it into a useful fuel such as methane. This fuel can then be used to generate electricity, creating aclosed-loop system that reduces CO2 emissions from thepower plant.中文回答：我想讨论的话题是光催化CO2反应器。
光催化反应器举例简介
光催化反应器举例简介反应器设计结业论文天津大学化工学院09化工一班王一斌3009207018随着现代工农业的发展，产生了大量污染物并随之释放到环境中去，其中存在大量有毒有害物质，严重影响了人类的正常生活与生产。
多年来，研究人员采用了包括生物处理，化学处理，热处理，催化氧化，相转移和光解等方法应用于废水处理中。
但目前这些方法，都存在着局限，而且处理费用太高。
而光催化作为一种新型的污染处理技术自上个世纪70 年代出现以来，以其能完全降解环境中的污染物，加上费用相对较少，日益受到研究人员的重视。
在光化学处理有机废水的催化剂中，二氧化钛由于其化学性质稳定、难溶、无毒、成本低、催化效率高等优点被广泛运用。
同时，光催化反应器作为反应的主体设备，其决定了催化剂活性的发挥和对光的利用等问题，而这两个因素直接决定了光催化反应的效率。
一个成功的反应器必然体现了催化剂活性和光源利用的最优化组合。
所以，光化学反应器的研制和开发作为光催化处理废水工艺中的重中之重，已成为研究的热点之一，本文对该方面研究给予了举例简介。
关键词：二氧化钛( TiO) 光催化反应器废水处理2一，光催化反应机理当能量大于催化剂（TiO 2等金属氧化物）禁带宽度的光照射半导体时，光激发电子跃迁到导带，形成导带电子（矿），同时在价带留下空穴（矿）。
由于半导体能带的不连续性，电子和空穴的寿命较长，它们能够在电场作用下或通过扩散的方式运动，与吸附在半导体催化剂粒子表面上的物质发生氧化还原反应，或者被表面晶格缺陷俘获。
空穴和电子在催化剂粒子内部或表面也可能直接复合。
空穴能够同吸附在催化剂粒子表面的OH 或H 2O 发生作用生成HO·。
HO·是一种活性很高的粒子，能够无选择地氧化多种有机物并使之矿化，通常认为是光催化反应体系中主要的氧化剂。
光生电子也能够与O 2发生作用生成HO 2·和O 2-·等活性氧类，这些活性氧自由基也能参与氧化还原反应。
泊菲莱多通道光催化反应器
泊菲莱多通道光催化反应器一、泊菲莱多通道光催化反应器的简介泊菲莱多通道光催化反应器可是个超酷的东西呢！它就像是一个微观世界里的魔法盒。
这个反应器有好多通道呀，就像好多条小小的魔法通道，每个通道都有着独特的使命。
它主要是在光催化这个神奇的领域大显身手哦。
想象一下，有一些物质在它的通道里，在光的照耀下，发生着奇妙的化学反应，就像小精灵在里面欢快地跳舞然后变身一样。
二、它的工作原理这个反应器是依靠光来激发催化剂的活性的。
当光照射到催化剂上的时候，就像是给催化剂注入了一股强大的能量。
催化剂就开始变得活跃起来，能够促使反应物分子发生变化。
比如说，一些有害物质可能在这个过程中被分解成无害的物质呢。
这就好比是一个超级英雄，用光的力量把坏蛋统统消灭掉。
而且多通道的设计让它可以同时进行多个反应，效率超高的。
三、它的应用领域1. 在环境治理方面。
现在的环境问题可严重啦，像一些工厂排出的废气里有很多有害的成分。
泊菲莱多通道光催化反应器就可以用来处理这些废气，把那些污染环境的物质转化成无害的东西，让我们的空气变得更加清新。
就像给地球的肺部做了一次深度清洁一样。
2. 在能源领域也有它的身影。
它可以参与到一些新能源的开发过程中，比如说光解水制氢。
这可是一种超级清洁的能源获取方式呢。
如果能大量应用，以后我们的汽车可能都不需要汽油，只需要氢气就可以跑啦，又环保又高效。
四、它的优势1. 多通道这个特点就很厉害啦。
这意味着它可以在同一时间内做更多的事情，就像一个人有好多双手一样，可以同时进行好几个任务，大大提高了工作效率。
2. 它的光催化效果很好。
能够精准地让反应物发生反应，而且反应的转化率比较高。
这就好比是一个神射手，每次射箭都能射中靶心。
3. 泊菲莱多通道光催化反应器的稳定性也不错。
在长时间的工作过程中，不会轻易出现故障或者效率降低的情况。
就像一个坚强的小战士，不管面临什么困难，都能坚守岗位。
五、它可能存在的不足1. 设备的成本可能比较高。
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光催化反应器的设计摘要光化学反应过程由于具有选择性好且可在常温常压下进行等特点而在许多领域有着良好的应用前景。
其中光催化技术作为一种真正环境友好的绿色技术，既可以在能源领域应用，将低密度的太阳能转化为可储存的高密度的洁净能源氢能；也可在环境领域应用，利用光能降解和矿化环境中的有机和无机污染物。
光催化反应器作为光催化技术的核心设备，在光催化技术的应用中具有十分重要的地位。
本文介绍了光催化反应的相关内容，并以FCC汽油光催化脱硫工艺为例，对实际情况作合理简化，建立了光催化反应器的数学模型。
关键词：光催化、反应器、数学模型。
1、前言1.1 光化学反应工程光化学反应是指在外界光源的照射下所发生的化学反应过程。
[1]光化学反应器作为光化学生产中的关键设备，其性能优劣对于光化学反应过程的应用有十分重要的作用。
因此，从工程应用的角度出发，研究光化学反应器的特性、模拟、设计、放大等问题已引起重视，并逐渐发展成化学反应工程学的一个新的分支—光化学反应工程。
与一般反应器相比，光化学反应器的设计与开发有很大的差异。
光源的种类，光子的传播、吸收、发射及光化学反应器的几何形状，与光源间的相互位置等均会对光化学反应过程产生直接影响。
[2]1.2 光化学反应器类型与普通的化学反应器一样，光化学反应器也可以按不同的方法分类。
如按操作方式的不同可分为连续式和间歇式；按反应器内包括的流体的相数不同可分为均相和非均相；按反应器内流体流动状况可分为全混流、部分返混、活塞流等。
然而，对于光化学反应器，除了操作方式、流动状况等会对其性能造成影响，更能反映光化学反应器特征并直接影响光化学反应器性能的则是光源种类、反应器几何形状及反应器与光源间的相互位置。
[3]这些因素的不同组合就构成了不同类型的光化学反应器。
光化学反应器可以有许多变化方式，大体可分为均相和非均相两大类。
[4]光化学反应器的选型包括光源、透光材料、反应器几何形状的确定等几个方面。
光化学反应过程一般均需要紫外或近紫外光，当反应需要紫外光时，只能选择石英为透光材料。
如反应可在近紫外光照射下进行，则可选用硼硅玻璃。
[5]1.3光催化反应器1.3.1 光催化反应器的研究现状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。
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。
[6]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TiO2粉体形成的悬浆体系。
但悬浆体系最大的问题是TiO难以回收，要将催化剂粉末颗粒从流2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TiO负载后2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。
[7]1.3.2 光催化反应器的种类按照TiO2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。
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进行改性，使可利用的光谱范围扩大，就可以光源的3%左右，反应效率不高。
如果对TiO2充分利用太阳光的能量，制成大规模、工业化的反应器。
因此，在光催化反应器的选择中，应综合考虑催化剂的存在状态、反应器的几何形状及尺寸和光系统三方面的问题。
[6]2、光催化反应器的设计2.1 课题背景汽油中含硫化合物的燃烧产物被认为是造成环境污染的主要原因之一。
为了减少污染，世界各国制定了新的法规限制汽油中的硫含量。
我国汽油生产总量中的流化床催化裂化（FCC）汽油占70%-80%，因此进行FCC汽油的脱硫研究对降低汽油含硫量具有重要的意义。
相对传统的加氢脱硫工艺不能满足脱硫的需要，因此，探索新的脱硫途径成为必然。
目前，由于光催化技术的不断发展，光催化脱硫法已在实验研究中取得突破进展，该工艺采用半导体光催，利用间歇反应，能够明显改善脱硫效果，缩短反应时间。
化剂TiO22.2 可行性分析采用中间配有紫外灯和石英管的不锈钢光催化反应器( Φ16 cm x 25 cm ) ，反应器底部安装曝气板，通过流量计调节曝气量。
将溶剂萃取后富集硫化物的FCC汽油(萃取相)加入反应器，加入10 g负载型TiO2催化剂，在紫外灯的照射下，发生光化学反应，在不同时间取样分析，测其硫含量。
[8]通过该实验的实验数据验证此光化学反应器的可行性。
在此实验中，从光的量子性出发，考虑反应器的几何构形、光源的形状及催化剂的表面特性、光强度对光化学反应的影响，采用间歇操作反应器，采用浸没式[8]，光源位于反应器的轴心。
为了简化此反应，在建立模型过程中，我们假设：[8](1) 反应器处于等温稳态操作；(2) 光化学反应在催化剂表面进行；(3) 垂直于光线传播方向的催化剂表面为有效反应表面；(4) 忽略紫外光轴向发散和反应物轴向扩散，仅考虑反应物径向扩散和紫外光径向发散；(5) 反应物、催化剂和溶剂以光量子的形式吸收紫外光，且没有积累；(6) 忽略反应产物和中间产物对紫外光的吸收；(7) 忽略紫外灯衰减的影响；(8) 将紫外灯简化成一条直线并与反应器轴线重合。
因该反应器结构为光源在轴心，则光强度沿径向越靠近反应器壁光强度越弱；硫化物含量越靠近反应器壁含量越多。
若所得计算结果符合该反应器规律，则此反应器可行。
2.3 反应器数学模型2.3.1 辐射能传递方程光化学反应的反应速率取决于局部体积能量吸收速率(LVREA)，而LVREA取决于反应器内辐射能分布，因此，确定反应器内辐射能分布是建立光化学反应器模型所必须解决的关键问题。
为建立描述反应器内辐射能分布的辐射能微分衡算式，需要用到光源模型和辐射能传递模型。
[3]光源模型主要分为两大类：入射模型和发射模型。
入射模型适用于光源位于反应器外部；发射模型适用于光源位于反应器内部。
此实验中应当选用发射模型，即光源上各点只沿垂直于反应器对称轴的平面向外发射光子。
图1为光化学反应器的光源径向发射模型[9]示意图。
假设局部体积能量吸收速率为E ，则反应速率与局部体积能量吸收速率可以通过量子效率来关联[10]:A A -r =-r E Eϕϕ⇒=（）（） (1) ϕ--量子效率, % ; 通过测定反应速率确定局部体积能量吸收速率，求得辐射能在反应器中的分布。
相反，测得局部体积能量吸收速率可以求得反应速率。
[8]图1、光化学反应器内置光源径向发射模型示意图 2.3.2传质和反应动力学方程硫化物的光化学催化反应符合Langmuir-Hinshelwood 方程[11]，即:122k k []1k []c dc r dt c =-=+ 式中：r 为光催化反应的速率； k 1和k 2分别为表面反应速率常数和表面吸附平衡常数；[c]为反应物浓度。
当k 2 [c]远小于1时，光催化氧化反应速率是[c]的一级反应[11]，即：12k k [][]dc r c K c dt=-== 式中：K= k 1k 2，为反应速率常数（min -1）物料衡算方程：AS A A AS C K (C C )r t∂=-+-∂ C AS 为催化剂表面反应物质量分数；K A 为反应物的传质系数；C A 为反应物质量分数。
对不可压缩流体，忽略反应物轴向扩散，只考虑径向扩散，则：2A A A A A A 2 C 1 K []u r t l l l l∂∂∂∂=+--∂∂∂∂ 对于径向发射模型来讲，忽略紫外光轴向扩散，辐射能衡算方程：m A A ()I I r c I l l ααϕ∂+=--+∂∑ αm 溶质的平均吸光系数；αA 反应物吸光系数。
忽略热损失，热量衡算方程为[8]： A B p (Hr)m d P dT η-∆+=(-Hr)∆为反应热效应；m A 反应物质量；m B 冷却水质量；η为光电效率。
对于非均相体系，量子效率通过下式计算[12]:A000 C ()A x m IA I A tϕ=- 所以，此光化学反应器模型为： A -r E ϕ=（）12k k [][]dc r c K c dt=-== 2A A A A A A 2 C 1 K []u r t l l l l∂∂∂∂=+--∂∂∂∂ m A A ()I I r c I l l ααϕ∂+=--+∂∑ A B p (Hr)m d P dT η-∆+=A000 C ()A x m IA I A tϕ=- 边界条件：00,0,A C l I I l∂===∂ ,0,0A C l R I l ∂===∂ 初始条件：0,A AO AS t C C C === 利用计算机软件，对模型进行求解[13]：图2、沿反应器半径方向上的紫外光强度分布图3、沿反应器半径方向上的硫化物质量分数分布t/h:(1)0.5 (2)1 (3)3 (4)53、结论通过该模型的计算，可求得紫外光强度I沿反应器的径向分布情况以及硫化物沿反应器的径向分布情况，由计算结果可知：沿半径方向越靠近反应器壁紫外光强度越弱且硫化物质量分数越高。
这一结果符合所选反应器的结构，即浸没式反应器，光源位于轴心，离轴心越远，光强度越低，光化学反应速率越低，硫化物的质量分数也越高。
4、课程建议由于此课程安排在大学四年级，且距离反应工程这门课程的学习时间较长，许多反应工程相关的知识被遗忘，同学们上课难以回想起之前学过的知识，导致在上课过程中经常听不懂而对这门课程失去兴趣。
建议这门课程安排在大三下学期，使之与反应工程衔接，而且，大三下学期同学们考研、就业压力较小，能够更好地听课。
另外，建议在这门课程开始阶段，将反应工程相关公式、概念粗略复习一遍，这样在课堂上同学们能够更好地跟上老师的思路。
最后，希望老师能够多将一些工程实际的例子，不仅能让学生们能够更好地了解反应器设计的背景、步骤等，也能够增加课程的吸引力，使学生对这门课更加感兴趣。
最后，谢谢老师这半个学期以来努力的传授我们知识。