光电催化降解苯胺的研究——单槽与双槽光反应器对比

以直接热氧化制备的TiO2 为催化剂 ,采用单双槽光反应器 ,研究了水中苯胺的光电催化降解行为 .结果表明 :氧的还原反应不是光电催化反应的速率控制步骤 ,但氧的还原和还原产物能加快苯胺的光电催化降解速率 ;单槽光电反应器中 ,当pH由 4 38升至 10 30 ,苯胺降解反应速率是逐渐增大 ,当pH大于 10 30后 ,反应速率迅速下降 ;使用双槽反应器 ,阳极室鼓氮气时 ,苯胺的反应速率始终随pH的升高而下降 ,而当阳极室鼓空气时 ,苯胺反应速率在pH 9 0左右时最大 ;在相同的气氛条件下 ,苯胺在单槽的光电催化反应速率大于双槽的速率 ;利用光电流的大小可判断反应速率的快慢 ,但光电流的利用效率与溶液pH。

平板式微藻光反应器的流场优化及闪光效应

针对微藻闪光效应的特点，开发一种内置交叉导流横向隔板的平板气升环流式微藻光反应器．研究藻液中光衰减规律和通气流量对微藻生长的影响，通过流场数值模拟剖析闪光效应特点，实验对比不同反应器的生物质产量．得到微拟球藻液的光衰减公式，每升藻液的最佳通气流量为0．5L·min-1．反应器增加交叉导流横向隔板后，形成一个顺时针和逆时针旋转的交替更迭的大涡流动，加强气液混合和物质传递，在水平光程方向上藻液速度提高到15～22倍，藻液光暗循环周期显著降低到无横向隔板时的1／19．结果表明，快速闪光效应能够明显促进微藻光合生长，最终使微藻生物质产量提高了25％．

二维流化床光反应器中的光强分布及波动规律

考察了外部平行光源照射下液-固及气-液-固二维流化床中流体流动状况对床层光强分布和波动规律的影响.采用朗伯-比尔定律建立了两相及三相流化床中光强分布的数学模型,分析了液含率、气含率及气、固相吸光系数对床层光强分布的影响,并采用自制光纤光强传感器测定了床层中的光强分布和波动信号.二维流化床中床层光强沿径向呈指数衰减,随着液含率和气含率增大而增大,理论计算与实验结果相吻合.对光强波动信号的功率谱分析表明,液-固流化床中功率谱密度由低频至高频呈规律性衰减,气-液-固三相流化床中由于受气泡的影响功率谱密度出现起伏,在5～12 Hz处出现谱峰,与气泡的产生频率一致.上述模型可推广应用于其他光源和不同结构流化床光反应器的数学描述.

光反应器中UV/Fenton光降解湖水中微囊藻毒素的研究

在光催化反应器中,采用UV/Fenton光催化氧化技术,对湖水中微囊藻毒素的光催化降解过程中各影响因子分析表明:微囊藻毒素光催化氧化降解率受光照强度、氧化剂种类及浓度、溶液pH和不同光催化体系等多因素的影响。光促催化氧化体系对MC-LR藻毒素降解具有显著的作用,在紫外光与氧化剂的协同作用下,紫外光照强度越高,越易于促进MC-LR藻毒素快速降解,降解率可到达80%以上。

固定化催化剂光反应器降解有机物研究进展

本文系统介绍了在TiO2 的非悬浆式体系中 ,光催化氧化有机污染物效率的影响因素、新型光反应器的特点以及污染物的降解动力学规律。可以预见 ,光催化氧化与传统的处理方法相比 ,有着良好的应用前景。

连续流光反应器中连续制备环丁烷四羧酸二酐

以顺丁烯二酸酐(MA)为原料,乙酸乙酯作溶剂,在连续流光反应器中紫外光照射下连续高效地制备了环丁烷四羧酸二酐(CBDA)。考察了溶液在管路中的停留时间、管路尺寸、反应温度、反应物浓度等对产品收率及单位时间产品产量的影响,对比了连续流光反应器和间歇光反应器对产品收率的影响。实验结果表明,停留时间长、管路内径小、浓度低的反应物溶液对提高产品的收率有利。当停留时间为80 min、管路内径为2.00 mm、反应温度为5℃、反应物质量浓度为0.15g/m L时,产品的收率为51.57%,单位时间产量4.64g/h。与间歇光反应器工艺相比,连续流光反应器具有光子利用率高、光传播过程光子损失量小、光量子通量密度高、照射面积更加充足均匀、比表面积较大、混合效率高、传热快等优点,产品的收率可提高33%以上。

流化床光反应器中光强波动信号的测量

针对流化床光反应器中光强的测量问题，研制了一种高灵敏度的光导纤维光强传感系统，并对外部平行光源平板流化床光反应器中光强的分布度其波动规律进行了研究。结果表明：在外部平行光源照射下平板流化床中光沿径向呈指数衰减；液固流化床与三相流化床中光强信号的波动规律不同，三相流化床中光强信号的功率谱密度图在5～12Hz处出现谱峰。该测量系统结构简单，操作方便，适合各种流态化光反应器床层内部光强信号的测量。

液芯光波导微型光反应器

针对一般光反应器的不足,双面金属包覆波导能够把光耦合进入导波层中激发出超高阶导膜,波导中入射波与反射波相互叠加形成驻波,继而在导波层中出现一系列的光能量增强点(被认为是光陷阱点)。基于这种光学特性,设计了一种新颖的液芯双面金属包覆波导光反应器。采用含有二价铁离子和三价铁离子的混合盐溶液充当导波层,激光耦合进入导波层中两小时后,在该种特定光场分布的作用下,制备出了合成产物。通过对产物的分析,确定合成产物为磁铁矿γ-Fe2O3。

高转化率气固相CO_(2)还原光反应器设计与应用研究

近年来,全球能源危机和环境问题已经成为重大挑战,而过度使用化石燃料是导致这些问题的主要原因之一。为了解决能源短缺和过量CO_(2)排放问题,太阳能驱动下的光催化CO_(2)还原被认为是有效的策略之一。为了提高二氧化碳光催化还原的效率,文章通过回顾气固相光反应器的发展过程,对光催化CO_(2)还原的基本机制和光反应器设计进行了分析,并总结了其优势和不可避免的局限性。通过剖析不同类型的光反应器结构及其操作动态,可以对数据收集和分析提供指导,以便探索其增长轨迹和未来可能性,为实现碳中和目标提供启示。光催化CO_(2)还原技术作为一种可持续且具有潜力的解决方案,将在实现这一目标的过程中发挥关键作用。

基于内置光纤/导光管反应器的微藻固碳减排研究

我国燃煤电厂每年排放CO_(2)超过57亿t,为保障双碳目标如期实现,必须大幅降低燃煤电厂的CO_(2)排放。微藻固碳通过高效的光合作用吸收CO_(2)转化为生物质,是极具潜力的燃煤电厂减碳技术,但目前微藻固碳性能严重受限于反应器内光传输。导光管可灵活调节反应器内光分布,而光纤可集中传输光线且光损耗低,因此提出光纤/导光管微藻光生物反应器,扩大藻液受光面积,增加藻细胞色素的光捕集,促进微藻光合固碳。利用光学仿真软件对光纤/导光管内传输的光线进行追踪,获得了光纤/导光管管壁的光强分布。在不同反应器、输入光能条件下进行微藻培养实验,获得了微藻生物量、固碳速率与叶绿素含量的变化趋势,分析了内置光纤/导光管对微藻固碳的影响规律。结果表明:平面末端的光纤射出光的光强在导光管侧30~140 mm内迅速下降,导光管发光范围集中。在导光管底部添加锥形反光件反射抵达管底的透射光、并设计阶梯型光纤使输入光由不同阶梯分级发出,可使微藻光生物反应器内光分布更加均匀,反应器内部远离光源区域的藻细胞可以有效接受光能进行光合固碳。当光能输入为3.3 W/L时,含两级阶梯结构光纤和锥形反光件的导光管管侧表面最低光强为47μmol/(m^(2)·s),平均光强达64μmol/(m^(2)·s),较无光纤仅顶部给光的导光管侧面平均光强提高了2.6倍。微藻在插入阶梯型光纤的光生物反应器(SF-PBR)培养7 d后生物量达到1.9 g/L,比在插入平面端光纤的光生物反应器(FF-PBR)中培养的生物量高46.2%,比仅顶部受光的光生物反应器(LG-PBR)中培养的生物量高111.1%。当提升光源输入至5.0 W/L,微藻培养7 d后的生物量高达2.8 g/L,培养期间保持高固碳速率(608.3 mg/(L·d)),比对照组LG-PBR的固碳速率提高1.9倍。

光催化氧化反应器的研究进展

详述了光催化氧化反应器的结构及催化剂存在形式、运行影响因素、太阳光能源的利用对反应效率的影响,并列举了设计实例。

转盘式反应器光催化氧化含酚废水的试验研究

设计的新型转盘式光反应器采用同轴多层转盘作为TiO2膜的载体,很大程度上扩大了光与催化剂的接触面积,对光源系统进行优化布置,使光均匀分布在各转盘叶片之间,不仅可以提高光辐射强度还具有良好的传质性能。利用该反应器光催化氧化苯酚废水,考察了反应器各参数对苯酚降解率的影响,试验结果表明该反应器对低浓度苯酚废水具有良好的降解效果,出水水质可以达到国家一级排放标准。同时从工业放大的角度考虑,多叶转盘式光反应器的结构和降解能力决定了它具有潜在的优势。

液固二相光催化反应器模型的研究

多相光催化体系的光强分布模型建立较为复杂,特别是当液相中有机质具有一定吸光性时更为困难。在多相光催化体系中引入了修正双通量模型后,利用等当量的概念,将有机污染物对光的吸收作用归化到等作用催化剂的量WCa,解决参数决定的问题,从而计算出液-固多相混浆光催化体系环状光反应器中的光强分布。以甲基橙(MO)作为有机污染代表物,实验确定了光催化降解甲基橙的光强、初始浓度与降解速率之间的本征动力学和反应器的停留时间分布曲线。结合上述三个方面建了环状光反应器模型,实验验证其有较好的相关性,对多相光催化环状反应器的设计和改进提供理论参考。

光生物反应器中光强和Fe^(3+)浓度对铜绿微囊藻生长和毒素合成的影响

在2.5L光生物反应器中考察了光强、通气量等对铜绿微囊藻生长的影响,确定了最佳生长条件.在此条件下考察不同Fe3+浓度(0～500μmol/L)对铜绿微囊藻的生长、叶绿素及微囊藻毒素(MC-LR)含量的影响,同时考察光照强度对铜绿微囊藻产毒素的影响.实验结果表明,在低铁(Fe3+<0.1μmol/L)、缺铁(Fe3+<0.01μmol/L)及高铁(Fe3+>100μmol/L)环境下,微囊藻生长、叶绿素及毒素合成均受到抑制.生物量和叶绿素在Fe3+浓度为100μmol/L时含量最高,毒素在Fe3+浓度为10μmol/L、光强为30μmol/(m2-s)时含量最大.

大规模微藻光生物反应器的研究进展

微藻同时具备CO2固定和有机废水生物净化的双重效果,且微藻生物质在食品、饲(饵)料、生物能源开发等领域受到广泛关注,然而高效的微藻光生物反应器是微藻大规模养殖的重要瓶颈问题之一。本文中,笔者综述了封闭式微藻光生物反应器的类型、基本结构及其优缺点,对开放式微藻光合反应器陆续被改善、研发和试用进行了介绍,同时对开发复合型微藻光合反应器以及采用封闭型微藻光合反应器制种和开放式光合反应器快速生产的微藻养殖模式进行了简述,以期为微藻的大规模培养提供一定参考依据。

微藻培养光生物反应器内传递现象的研究进展

微藻规模化培养过程中光生物反应器内传递现象是影响微藻的生长及产量的重要因素。本文重点综述了光生物反应器内传递现象(光传递、传热、传质和传动量传递)及其数学模型研究进展,分析了光生物反应器结构和尺寸对光传递和传质的影响,总结影响各传递现象的重要参数,如光吸收系数、体积传质系数等,为高效光生物反应器的设计、优化及放大提供了参考依据。

光合细菌生物制氢反应器研究进展

光合细菌生物制氢技术,是将太阳能利用和环境治理结合起来的可再生能源生产技术,具有良好的环境效益、社会效益和经济效益.光合细菌制氢反应器研究是将该技术引向产业化的关键步骤.本文列举了目前光合细菌制氢研究中典型的反应器型式,分析了各自的优缺点;总结了反应器高效产氢所必需保证的运行操作条件,如光照强度、温度、pH值等,指出了目前研究中存在的不足;给出了规模化光合细菌生物制氢时需要用到的反应器性能评价指标.并针对目前反应器的研究现状,提出了后续研究应当遵循的方向.

微藻培养的光生物反应器

The hermetic photobioreactors used to cultivate microalgae were introduced,including fermenter style, tubular and flat plate bioreactor.Illuminated system were also discussed.

微藻培养中光生物反应器的研究进展

研制和应用光生物反应器是实现微藻的高密度和规模化培养的重要技术。本文综述了近年来微藻培养中光生物反应器的类型、基本构造以及实际应用状况,并对反应器的控制操作系统及检测技术做了简单的介绍,为微藻的高密度培养提供一些参考。

光生物反应器培养紫球藻及藻粉降血脂的研究(英文)

研究了搅拌式光生物反应器中搅拌速度、通气量对紫球藻生长、胞外多糖和藻细胞超微结构的影响 .实验结果表明 :在特定光照 (10 0 0 μmolm-2 s-1)和培养温度 (2 5℃ )条件下 ,当搅拌转速为 2 0 0r/min、通气量为 0 .71vvm时 ,藻生长速度和胞外多糖含量最高 ;增加通气量有利于藻细胞胞外多糖及生物量的提高 .对藻细胞超微结构的观察发现 ,与摇床培养相比 ,搅拌式光生物反应器使藻细胞淀粉颗粒明显增多 ,粘质鞘层变薄 ,光合片层增多 .动物实验表明 ,紫球藻能明显降低摄食高脂饲料SD大鼠血脂TC、TG、LDL C水平 ,并提高HDL C含量 .实验结果预示 ,紫球藻对预防动脉粥样硬化和冠心病的发生有一定的意义 .图 2表 3参 2