室內(nèi)空氣PPT幻燈片

1、室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制1第七講第七講 室內(nèi)空氣污染治理室內(nèi)空氣污染治理空氣凈化技術(shù)空氣凈化技術(shù)室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制2 如果前期的污染源失控而污染物濃度較高如果前期的污染源失控而污染物濃度較高且污染物散發(fā)難以切斷，此時(shí)要采用空氣凈且污染物散發(fā)難以切斷，此時(shí)要采用空氣凈化技術(shù)來(lái)去除室內(nèi)空氣污染物化技術(shù)來(lái)去除室內(nèi)空氣污染物 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制3第一節(jié)第一節(jié) 室內(nèi)空氣凈化技術(shù)室內(nèi)空氣凈化技術(shù)空氣過(guò)濾空氣過(guò)濾固體吸附固體吸附去除空氣中的固體顆粒物去除空氣中的固體顆粒物吸附空氣中的大部分氣體污染物吸附空氣中的大部分氣體污染物光催化技術(shù)光催化技術(shù)降解室內(nèi)空氣中

2、的降解室內(nèi)空氣中的vocs技術(shù)成熟技術(shù)成熟較成熟較成熟研發(fā)階段研發(fā)階段室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制4第三節(jié)第三節(jié) 光催化法去除室內(nèi)空氣污染物光催化法去除室內(nèi)空氣污染物一、納米光催化降解一、納米光催化降解vocs的原理和特點(diǎn)的原理和特點(diǎn) 1972年年fujishima和和honda在在nature上發(fā)表了重要上發(fā)表了重要論文發(fā)現(xiàn)了在論文發(fā)現(xiàn)了在tio2單晶體表面上光催化分解水的現(xiàn)單晶體表面上光催化分解水的現(xiàn)象，這標(biāo)志著多相光催化反應(yīng)研究的開(kāi)始。近年來(lái)，象，這標(biāo)志著多相光催化反應(yīng)研究的開(kāi)始。近年來(lái)，使用納米半導(dǎo)體光催化材料消除空氣中使用納米半導(dǎo)體光催化材料消除空氣中vocs的研究的研究和應(yīng)

3、用獲得廣泛關(guān)注！和應(yīng)用獲得廣泛關(guān)注！*a, honda k. electrochemical photolysis of water at a semiconductor electrode. nature, 1972, 238: 37-38室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制51、原理、原理 光催化反應(yīng)降解光催化反應(yīng)降解vocs的本質(zhì)是在的本質(zhì)是在光電轉(zhuǎn)換中進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換中進(jìn)行氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)。 根據(jù)半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)，當(dāng)半導(dǎo)體（光催化劑）根據(jù)半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)，當(dāng)半導(dǎo)體（光催化劑）吸收一個(gè)能量大于其帶隙能（吸收一個(gè)能量大于其帶隙能（eg）的光子時(shí)，電子）的光子時(shí)，電子（e-）會(huì)從充滿的價(jià)

4、帶躍遷到空的導(dǎo)帶，而在價(jià)帶留）會(huì)從充滿的價(jià)帶躍遷到空的導(dǎo)帶，而在價(jià)帶留下帶正電的空穴（下帶正電的空穴（h+）。價(jià)帶空穴具有強(qiáng)氧化性，而）。價(jià)帶空穴具有強(qiáng)氧化性，而導(dǎo)帶電子具有強(qiáng)還原性，它們可以直接與反應(yīng)物作用，導(dǎo)帶電子具有強(qiáng)還原性，它們可以直接與反應(yīng)物作用，還可以與吸附在光催化劑上的其他電子給體和受體反還可以與吸附在光催化劑上的其他電子給體和受體反應(yīng)。例如空穴可以使應(yīng)。例如空穴可以使h2o氧化，電子使空氣中的氧化，電子使空氣中的o2還還原。原。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制6 tio2光催化降解光催化降解vocs反應(yīng)原理圖反應(yīng)原理圖室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制72、反應(yīng)式、反應(yīng)式

5、 ehtio光2hohohh2222hoooeh22222ohoho2222oohohooh強(qiáng)氧化性，能有效強(qiáng)氧化性，能有效地將有機(jī)污染物氧地將有機(jī)污染物氧化，并最終將其分化，并最終將其分解為解為co2、h2o、po43-、so42-、no23-以及鹵素以及鹵素離子等無(wú)機(jī)小分子離子等無(wú)機(jī)小分子室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制83、特點(diǎn)、特點(diǎn) 由于存在尺寸效應(yīng)，半導(dǎo)體納米超細(xì)微粒產(chǎn)生了由于存在尺寸效應(yīng)，半導(dǎo)體納米超細(xì)微粒產(chǎn)生了一些與塊體半導(dǎo)體不同的物理化學(xué)特性，因而可以顯一些與塊體半導(dǎo)體不同的物理化學(xué)特性，因而可以顯著提高其光催化效率。著提高其光催化效率。納米材料的具體優(yōu)點(diǎn)納米材料的具體優(yōu)點(diǎn)

6、如下：如下：(1)超細(xì)微粒的尺寸量子效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致其吸收光譜的吸超細(xì)微粒的尺寸量子效應(yīng)會(huì)導(dǎo)致其吸收光譜的吸 收帶邊藍(lán)移和提高催化劑光催化活性。收帶邊藍(lán)移和提高催化劑光催化活性。(2)納米材料粒徑通常小于空間電荷層的厚度，使電納米材料粒徑通常小于空間電荷層的厚度，使電 子從內(nèi)部擴(kuò)散到表面的時(shí)間減少，提高了光致電荷子從內(nèi)部擴(kuò)散到表面的時(shí)間減少，提高了光致電荷 分離效率。分離效率。(3)納米材料尺寸很小，比表面積很大，增強(qiáng)了半導(dǎo)納米材料尺寸很小，比表面積很大，增強(qiáng)了半導(dǎo) 體光催化劑吸附有機(jī)污染物的能力。體光催化劑吸附有機(jī)污染物的能力。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制9二、光催化降解二、光催化降解vo

7、cs研究涉及方面研究涉及方面 紫外光驅(qū)動(dòng)光催化材料的研制與性能 可見(jiàn)光驅(qū)動(dòng)光催化材料的研制與性能 光催化材料的中毒與失活 vocs 種類 多組分 vocs 中間產(chǎn)物 vocs 濃度 空氣溫度 空氣濕度 紫外光強(qiáng) 數(shù)理模型 性能強(qiáng)化 優(yōu)化設(shè)計(jì) 與中央空調(diào)系統(tǒng)結(jié)合 與家用凈化器結(jié)合 與個(gè)體送風(fēng)結(jié)合 主觀評(píng)價(jià) 客觀評(píng)價(jià) 光催化材料研究 光催化反應(yīng)研究 光催化反應(yīng)器研究 光催化空氣凈化技術(shù)應(yīng)用研究 光催化空氣凈化技術(shù)效果評(píng)價(jià)研究 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制10 光催化劑光催化劑 光催化劑多為金屬氧化物或硫化物，實(shí)用性較好光催化劑多為金屬氧化物或硫化物，實(shí)用性較好的有的有tio2和和zno，其

8、中，其中tio2的綜合性能最好，其光催的綜合性能最好，其光催化活性高（高于化活性高（高于zno），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化還原性），化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、氧化還原性強(qiáng)、抗光陰極腐蝕性強(qiáng)、難溶、無(wú)毒且成本低，是研強(qiáng)、抗光陰極腐蝕性強(qiáng)、難溶、無(wú)毒且成本低，是研究應(yīng)用中采用最廣泛的單一化合物光催化劑。究應(yīng)用中采用最廣泛的單一化合物光催化劑。 vocs種類種類 ashrae研究項(xiàng)目報(bào)告統(tǒng)計(jì)：目前已經(jīng)有近研究項(xiàng)目報(bào)告統(tǒng)計(jì)：目前已經(jīng)有近60種種有機(jī)化合物已經(jīng)進(jìn)行過(guò)氣固相光催化反應(yīng)研究，其中有機(jī)化合物已經(jīng)進(jìn)行過(guò)氣固相光催化反應(yīng)研究，其中43種為在室內(nèi)環(huán)境中常見(jiàn)的有機(jī)化合物。種為在室內(nèi)環(huán)境中常見(jiàn)的有機(jī)化合物。america

9、n society of heating, refrigeration and air-conditioning engineering 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制11 兩種不同光源下的兩種不同光源下的voc轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制12三、光催化反應(yīng)器三、光催化反應(yīng)器voc降解數(shù)理模型降解數(shù)理模型 光催化反應(yīng)器光催化反應(yīng)器voc降解性能強(qiáng)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)降解性能強(qiáng)化和結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)對(duì)于光催化空氣凈化技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，而光催化對(duì)于光催化空氣凈化技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，而光催化反應(yīng)器反應(yīng)器voc降解數(shù)理模型是開(kāi)展以上工作的基礎(chǔ)！降解數(shù)理模型是開(kāi)展以上工作的基礎(chǔ)！室內(nèi)空

10、氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制131、光催化反應(yīng)器、光催化反應(yīng)器voc降解的物理化學(xué)機(jī)制降解的物理化學(xué)機(jī)制 光催化反應(yīng)器中光催化反應(yīng)器中voc降解屬于多相催化反應(yīng)，是降解屬于多相催化反應(yīng)，是氣相反應(yīng)物（氣相反應(yīng)物（voc）與固相光催化劑（通常為）與固相光催化劑（通常為tio2）表面接觸時(shí)發(fā)生在兩相界面上的一種反應(yīng)。反應(yīng)可分表面接觸時(shí)發(fā)生在兩相界面上的一種反應(yīng)。反應(yīng)可分為以下幾個(gè)過(guò)程：為以下幾個(gè)過(guò)程：(1)受濃度差的驅(qū)動(dòng)，受濃度差的驅(qū)動(dòng)，voc由流體相附著到固體催化由流體相附著到固體催化 劑表面；劑表面；(2)voc在表面活性位上被吸附；在表面活性位上被吸附；(3)被吸附的被吸附的voc分子在表

11、面上進(jìn)行光催化反應(yīng)；分子在表面上進(jìn)行光催化反應(yīng)；(4)反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑表面脫附；反應(yīng)產(chǎn)物從催化劑表面脫附；(5)產(chǎn)物從固體催化劑外表面進(jìn)入流動(dòng)相。產(chǎn)物從固體催化劑外表面進(jìn)入流動(dòng)相。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制142、光催化反應(yīng)器、光催化反應(yīng)器voc降解數(shù)理模型降解數(shù)理模型 以下為幾種常見(jiàn)光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，包以下為幾種常見(jiàn)光催化反應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括平板反應(yīng)器、蜂窩狀反應(yīng)器和管狀反應(yīng)器。括平板反應(yīng)器、蜂窩狀反應(yīng)器和管狀反應(yīng)器。平板反應(yīng)器平板反應(yīng)器室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制15 蜂窩狀反應(yīng)器蜂窩狀反應(yīng)器室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制16 管狀反應(yīng)器管狀反應(yīng)器室內(nèi)空

12、氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制17以上三種形式的反應(yīng)器，可概括為如下形式：以上三種形式的反應(yīng)器，可概括為如下形式： 通用光催化反應(yīng)器示意圖：（通用光催化反應(yīng)器示意圖：（a）反應(yīng)器通道坐標(biāo)系；（）反應(yīng)器通道坐標(biāo)系；（b）過(guò)流截面微元的質(zhì)量平衡）過(guò)流截面微元的質(zhì)量平衡室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制18模型假設(shè)：模型假設(shè)： 為突出物理本質(zhì)并簡(jiǎn)化問(wèn)題，假設(shè)：（為突出物理本質(zhì)并簡(jiǎn)化問(wèn)題，假設(shè)：（1）僅有）僅有一種一種voc參與表面光催化反應(yīng)；（參與表面光催化反應(yīng)；（2）沿流動(dòng)方向反）沿流動(dòng)方向反應(yīng)器截面相同。應(yīng)器截面相同。光催化反應(yīng)器的傳質(zhì)方程：光催化反應(yīng)器的傳質(zhì)方程：邊界條件邊界條件:( )(

13、, )dc zgr zddz( , )( , )( , )( , )( )( , )appsmsr zkzczhzc zcz0, ( )inzc zc室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制19 式中：式中：g為空氣體積流量，為空氣體積流量，m3/s；z為沿空氣流動(dòng)為沿空氣流動(dòng)方向距進(jìn)口的距離，方向距進(jìn)口的距離，m；為沿反應(yīng)器截面周向距原為沿反應(yīng)器截面周向距原點(diǎn)的距離，點(diǎn)的距離，m；l為反應(yīng)器通道長(zhǎng)度，為反應(yīng)器通道長(zhǎng)度，m；l是沿反是沿反應(yīng)器截面周向反應(yīng)面的周長(zhǎng)，應(yīng)器截面周向反應(yīng)面的周長(zhǎng)，m；c(z)、cs(z, )分別分別為截面為截面z處處voc的平均摩爾濃度和在的平均摩爾濃度和在(z, )坐標(biāo)

14、處貼近坐標(biāo)處貼近反應(yīng)表面空氣層反應(yīng)表面空氣層voc的摩爾濃度，的摩爾濃度，mol/m3，cin為反為反應(yīng)器進(jìn)口處應(yīng)器進(jìn)口處voc的摩爾濃度，的摩爾濃度，mol/m3；r(z, )為當(dāng)?shù)貫楫?dāng)?shù)毓獯呋磻?yīng)速率，光催化反應(yīng)速率，mol/m2s；kapp(z, )為當(dāng)?shù)乇碛^反為當(dāng)?shù)乇碛^反應(yīng)系數(shù)，應(yīng)系數(shù)，m/s；hm(z, )為當(dāng)?shù)貙?duì)流傳質(zhì)系數(shù)，為當(dāng)?shù)貙?duì)流傳質(zhì)系數(shù)，m/s。 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制20 根據(jù)光催化反應(yīng)器根據(jù)光催化反應(yīng)器voc降解的物理化學(xué)機(jī)制推降解的物理化學(xué)機(jī)制推導(dǎo)，可得在單分子和雙分子反應(yīng)時(shí)當(dāng)?shù)乇碛^反應(yīng)系數(shù)導(dǎo)，可得在單分子和雙分子反應(yīng)時(shí)當(dāng)?shù)乇碛^反應(yīng)系數(shù)kapp(z, )的

15、表達(dá)式分別為：的表達(dá)式分別為： 由光催化材料、被降解由光催化材料、被降解voc、當(dāng)?shù)刈贤夤鈴?qiáng)度、當(dāng)?shù)刈贤夤鈴?qiáng)度i(z, )、cs(z, )和水蒸氣濃度和水蒸氣濃度cw等參數(shù)共同決定。等參數(shù)共同決定。 ( , )1( , )appskkzkkc z2( , )(1( , )wwappswwkk ckzkkc zk c室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制21進(jìn)一步，解得：進(jìn)一步，解得：定義定義當(dāng)?shù)乜偨到庀禂?shù)當(dāng)?shù)乜偨到庀禂?shù)kt(z, )為：為：該式代入光催化反應(yīng)器傳質(zhì)方程，積分可得：該式代入光催化反應(yīng)器傳質(zhì)方程，積分可得：式中：式中：cout為反應(yīng)器出口處為反應(yīng)器出口處voc的摩爾濃度，的摩爾濃度，

16、mol/m3。 1( , )( )1( , )/( , )sappmczc zkzhz1( , )1/( , )1/( , )tappmk zkzhz001lnln( , )lloutintcck zd dzg 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制22定義定義總降解系數(shù)總降解系數(shù)kt為：為：式中：式中：ar為反應(yīng)面積，為反應(yīng)面積，m2 于是，得到：于是，得到： 000000( , )( , )lllltttllrk zd dzk zd dzkad dz trk agoutincc e室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制23 參考換熱器性能計(jì)算的參考換熱器性能計(jì)算的 -ntu法中傳熱單元數(shù)法中傳

17、熱單元數(shù)ntu的定義，定義了光催化反應(yīng)器的的定義，定義了光催化反應(yīng)器的傳質(zhì)單元數(shù)傳質(zhì)單元數(shù)ntum如下：如下： 光催化反應(yīng)器的光催化反應(yīng)器的voc轉(zhuǎn)化率轉(zhuǎn)化率可表示為：可表示為： 采用傳質(zhì)單元數(shù)采用傳質(zhì)單元數(shù)ntum，反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率，反應(yīng)器轉(zhuǎn)化率 可表示為：可表示為： trmk antuginoutinccc1mntue 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制24反應(yīng)器反應(yīng)器voc降解速率降解速率 可表示如下：可表示如下：g、cin、和、和ntum是影響反應(yīng)器是影響反應(yīng)器voc降解性能的重要降解性能的重要因素因素 ！ .()(1)mntuinoutininmgccg cg ce室內(nèi)空氣污染及控制室

18、內(nèi)空氣污染及控制25 評(píng)價(jià)光催化反應(yīng)器評(píng)價(jià)光催化反應(yīng)器voc降解性能的四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)降解性能的四個(gè)關(guān)鍵參數(shù)室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制26說(shuō)明：說(shuō)明：u實(shí)際工況下，空氣中同時(shí)存在實(shí)際工況下，空氣中同時(shí)存在多種多種vocs而非單一而非單一的的voc，由于空氣中，由于空氣中vocs的含量很低，而且對(duì)流傳的含量很低，而且對(duì)流傳質(zhì)效果遠(yuǎn)大于不同質(zhì)效果遠(yuǎn)大于不同vocs之間的擴(kuò)散效果，因此本數(shù)之間的擴(kuò)散效果，因此本數(shù)理模型也可擴(kuò)展到多組分理模型也可擴(kuò)展到多組分vocs的光催化降解過(guò)程，的光催化降解過(guò)程，只是方程中當(dāng)?shù)乇碛^反應(yīng)系數(shù)和當(dāng)?shù)貙?duì)流傳質(zhì)系數(shù)分只是方程中當(dāng)?shù)乇碛^反應(yīng)系數(shù)和當(dāng)?shù)貙?duì)流傳質(zhì)系數(shù)分別針

19、對(duì)不同種類的別針對(duì)不同種類的voc。u從其物理化學(xué)過(guò)程可知，此數(shù)理模型不只限于光催從其物理化學(xué)過(guò)程可知，此數(shù)理模型不只限于光催化反應(yīng)器化反應(yīng)器voc降解過(guò)程，可適用于所有滿足模型假降解過(guò)程，可適用于所有滿足模型假設(shè)條件的氣固或液固多相反應(yīng)過(guò)程，對(duì)于評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)條件的氣固或液固多相反應(yīng)過(guò)程，對(duì)于評(píng)價(jià)和優(yōu)化設(shè)計(jì)這些過(guò)程中使用的反應(yīng)器同樣具有指導(dǎo)意義。設(shè)計(jì)這些過(guò)程中使用的反應(yīng)器同樣具有指導(dǎo)意義。 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制27四、四、光催化降解光催化降解vocs實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制28 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制29 為了研究不同紫外光源對(duì)平板反應(yīng)器降解為

20、了研究不同紫外光源對(duì)平板反應(yīng)器降解voc的的性能影響，分別使用兩根平行的黑光燈（主波長(zhǎng)性能影響，分別使用兩根平行的黑光燈（主波長(zhǎng)365 nm）和殺菌燈（主波長(zhǎng)）和殺菌燈（主波長(zhǎng)254 nm）作為紫外光源，對(duì)）作為紫外光源，對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。其進(jìn)行測(cè)試。 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制30 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制31 室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制32 比較殺菌燈與黑光燈，相同距離下比較殺菌燈與黑光燈，相同距離下殺菌燈殺菌燈在反應(yīng)表面產(chǎn)生的光強(qiáng)較高，其發(fā)光效率較在反應(yīng)表面產(chǎn)生的光強(qiáng)較高，其發(fā)光效率較高，而且相同光強(qiáng)下其光催化效果更好，因高，而且相同光強(qiáng)下其光催化效果更好，因

21、此更適合作為光催化反應(yīng)器的光源。此更適合作為光催化反應(yīng)器的光源。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制33五、光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)研究五、光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)研究 光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)對(duì)于光催化空氣凈化技術(shù)的應(yīng)光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)對(duì)于光催化空氣凈化技術(shù)的應(yīng)用至關(guān)重要，性能優(yōu)異的光催化材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化用至關(guān)重要，性能優(yōu)異的光催化材料應(yīng)用于結(jié)構(gòu)優(yōu)化的反應(yīng)器中才能物盡其用，實(shí)現(xiàn)高效降解的反應(yīng)器中才能物盡其用，實(shí)現(xiàn)高效降解vocs的目的目的。光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)包括兩部分，選型和尺寸優(yōu)化的。光催化反應(yīng)器設(shè)計(jì)包括兩部分，選型和尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)。1、常見(jiàn)光催化反應(yīng)器、常見(jiàn)光催化反應(yīng)器 常見(jiàn)的光催化反應(yīng)器包括常見(jiàn)的光催化反應(yīng)

22、器包括平板平板、管狀管狀和和蜂窩狀蜂窩狀反反應(yīng)器。其中平板反應(yīng)器具有空氣流量小，反應(yīng)條件易應(yīng)器。其中平板反應(yīng)器具有空氣流量小，反應(yīng)條件易于控制（如反應(yīng)表面光強(qiáng)均勻且易于調(diào)節(jié)）等特點(diǎn)，于控制（如反應(yīng)表面光強(qiáng)均勻且易于調(diào)節(jié)）等特點(diǎn)，因此適合于進(jìn)行光催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)研究，而不因此適合于進(jìn)行光催化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等基礎(chǔ)研究，而不適用于空氣凈化領(lǐng)域。而適用于空氣凈化領(lǐng)域。而管狀管狀和和蜂窩狀蜂窩狀反應(yīng)器可用于反應(yīng)器可用于處理空氣流量較大的工況，實(shí)用性較好，處理空氣流量較大的工況，實(shí)用性較好，室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制342、管狀光催化反應(yīng)器特點(diǎn)分析、管狀光催化反應(yīng)器特點(diǎn)分析管狀反應(yīng)器根據(jù)其外管形

23、狀的不同可有多種形式，如圓管狀和管狀反應(yīng)器根據(jù)其外管形狀的不同可有多種形式，如圓管狀和 方管狀；方管狀；結(jié)構(gòu)都為光源內(nèi)置式，光源置于反應(yīng)器中央照射反應(yīng)表面，光結(jié)構(gòu)都為光源內(nèi)置式，光源置于反應(yīng)器中央照射反應(yīng)表面，光 源利用率高，反應(yīng)條件好；源利用率高，反應(yīng)條件好；但通常由于反應(yīng)器的外管壁與燈管之間間隙較大，空氣旁通量但通常由于反應(yīng)器的外管壁與燈管之間間隙較大，空氣旁通量 大，傳質(zhì)特性差，反應(yīng)器的性能受到一定限制；大，傳質(zhì)特性差，反應(yīng)器的性能受到一定限制；通過(guò)縮小外管直徑或增加肋片的方式可強(qiáng)化傳質(zhì)從而增強(qiáng)反應(yīng)通過(guò)縮小外管直徑或增加肋片的方式可強(qiáng)化傳質(zhì)從而增強(qiáng)反應(yīng) 器性能，但同時(shí)也會(huì)增加反應(yīng)器的阻力

24、能耗，因此管狀反應(yīng)器器性能，但同時(shí)也會(huì)增加反應(yīng)器的阻力能耗，因此管狀反應(yīng)器 的設(shè)計(jì)存在性能和能耗的平衡問(wèn)題；的設(shè)計(jì)存在性能和能耗的平衡問(wèn)題；管狀反應(yīng)器通常適用于空氣流通截面不大而沿空氣流動(dòng)方向空管狀反應(yīng)器通常適用于空氣流通截面不大而沿空氣流動(dòng)方向空 間較大的場(chǎng)合，這樣可為置于反應(yīng)器內(nèi)部的紫外燈管提供足夠間較大的場(chǎng)合，這樣可為置于反應(yīng)器內(nèi)部的紫外燈管提供足夠 的空間；的空間；管狀反應(yīng)器可通過(guò)多個(gè)并聯(lián)方式提高其空氣處理量，但同時(shí)也管狀反應(yīng)器可通過(guò)多個(gè)并聯(lián)方式提高其空氣處理量，但同時(shí)也 會(huì)增加光源使用數(shù)量從而增加能耗。會(huì)增加光源使用數(shù)量從而增加能耗。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制353、蜂窩狀

25、光催化反應(yīng)器特點(diǎn)分析、蜂窩狀光催化反應(yīng)器特點(diǎn)分析 蜂窩狀反應(yīng)器根據(jù)其蜂窩通道形狀的不同可有多蜂窩狀反應(yīng)器根據(jù)其蜂窩通道形狀的不同可有多種不同形式，如方形、三角形和六邊形等，但其結(jié)構(gòu)種不同形式，如方形、三角形和六邊形等，但其結(jié)構(gòu)都為光源外置式，所謂外置是指光源位于反應(yīng)器通道都為光源外置式，所謂外置是指光源位于反應(yīng)器通道之外。蜂窩反應(yīng)器中尤以方形蜂窩狀反應(yīng)器使用最為之外。蜂窩反應(yīng)器中尤以方形蜂窩狀反應(yīng)器使用最為廣泛。蜂窩狀反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊，流動(dòng)阻力小，傳質(zhì)特廣泛。蜂窩狀反應(yīng)器結(jié)構(gòu)緊湊，流動(dòng)阻力小，傳質(zhì)特性好，但是由于其光源外置，反應(yīng)表面的輻照條件很性好，但是由于其光源外置，反應(yīng)表面的輻照條件很差。差

26、。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制364、新型光催化反應(yīng)器設(shè)想、新型光催化反應(yīng)器設(shè)想 由以上分析結(jié)果可知，管狀反應(yīng)器傳質(zhì)特性差，由以上分析結(jié)果可知，管狀反應(yīng)器傳質(zhì)特性差，但其反應(yīng)特性較好；蜂窩狀反應(yīng)器雖然結(jié)構(gòu)緊湊傳質(zhì)但其反應(yīng)特性較好；蜂窩狀反應(yīng)器雖然結(jié)構(gòu)緊湊傳質(zhì)特性好，但其反應(yīng)特性不佳。管狀和蜂窩狀反應(yīng)器的特性好，但其反應(yīng)特性不佳。管狀和蜂窩狀反應(yīng)器的主要差異在于光源的擺放位置。管狀反應(yīng)器選擇光源主要差異在于光源的擺放位置。管狀反應(yīng)器選擇光源內(nèi)置以優(yōu)化反應(yīng)特性；蜂窩狀反應(yīng)器選擇光源外置以內(nèi)置以優(yōu)化反應(yīng)特性；蜂窩狀反應(yīng)器選擇光源外置以優(yōu)化結(jié)構(gòu)和傳質(zhì)特性。優(yōu)化結(jié)構(gòu)和傳質(zhì)特性。 如果存在一種理想

27、光源，其直徑很小，這樣便可如果存在一種理想光源，其直徑很小，這樣便可將其放入蜂窩狀反應(yīng)器內(nèi)，而此時(shí)管狀反應(yīng)器的管徑將其放入蜂窩狀反應(yīng)器內(nèi)，而此時(shí)管狀反應(yīng)器的管徑可進(jìn)一步縮小，最終兩種反應(yīng)器將實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，都可進(jìn)一步縮小，最終兩種反應(yīng)器將實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，都為光源內(nèi)置式光催化反應(yīng)器。如果存在這種理想光源，為光源內(nèi)置式光催化反應(yīng)器。如果存在這種理想光源，便可結(jié)合兩種反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)一種較為理想的光便可結(jié)合兩種反應(yīng)器的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)一種較為理想的光催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式。催化反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制37解決途徑：解決途徑： 為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的紫外面光源可將為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)緊湊的紫外面光

28、源可將發(fā)光二極管發(fā)光二極管（led，light-emitting diode）作為點(diǎn)光源單元組成）作為點(diǎn)光源單元組成大面積陣列從而構(gòu)成大面積陣列從而構(gòu)成面光源面光源。 新型面光源蜂窩狀反應(yīng)器新型面光源蜂窩狀反應(yīng)器兼具結(jié)構(gòu)緊湊以及反應(yīng)兼具結(jié)構(gòu)緊湊以及反應(yīng)和傳質(zhì)特性好的優(yōu)點(diǎn)，是一種較為理想的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和傳質(zhì)特性好的優(yōu)點(diǎn)，是一種較為理想的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)形式。還可充分利用傳質(zhì)入口段效應(yīng)強(qiáng)化傳質(zhì)：將一形式。還可充分利用傳質(zhì)入口段效應(yīng)強(qiáng)化傳質(zhì)：將一段較長(zhǎng)的蜂窩狀反應(yīng)器分為若干小段，各間隔一定距段較長(zhǎng)的蜂窩狀反應(yīng)器分為若干小段，各間隔一定距離，然后順序連接，這樣每小段都可利用傳質(zhì)入口段離，然后順序連接，這樣每小

29、段都可利用傳質(zhì)入口段效應(yīng)實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)強(qiáng)化。效應(yīng)實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)強(qiáng)化。室內(nèi)空氣污染及控制室內(nèi)空氣污染及控制385、光催化反應(yīng)器尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)思路光催化反應(yīng)器尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)思路 光催化反應(yīng)器的類型確定后，其尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)也光催化反應(yīng)器的類型確定后，其尺寸優(yōu)化設(shè)計(jì)也十分重要。十分重要。 通常在給定條件下，如通常在給定條件下，如vocs種類（如甲醛、甲種類（如甲醛、甲苯或其他污染物）、污染物進(jìn)口濃度苯或其他污染物）、污染物進(jìn)口濃度cin、水蒸氣濃、水蒸氣濃度度cw，空氣流量，空氣流量g、反應(yīng)器迎風(fēng)面積、反應(yīng)器迎風(fēng)面積ac、光源能耗、光源能耗i和光催化材料和光催化材料m，綜合考慮性能和能耗，要求反應(yīng)器，綜合考慮性能和能耗，要求反應(yīng)器的轉(zhuǎn)化率的轉(zhuǎn)化率不低于給定值不低于給定值min，阻力損耗，阻力損耗p不超過(guò)給不超過(guò)給定值定值 pmax的范圍，設(shè)計(jì)出滿足應(yīng)用需要的最佳反應(yīng)的范圍，設(shè)計(jì)出滿足應(yīng)用需要的最佳反應(yīng)器尺寸。器尺寸。 對(duì)于蜂窩狀反應(yīng)器此尺寸為孔徑對(duì)于蜂窩狀反應(yīng)器此尺寸為孔徑d和長(zhǎng)度和長(zhǎng)度l；而對(duì)；而對(duì)于管狀反應(yīng)器通常反應(yīng)器長(zhǎng)度于管狀反應(yīng)器通常反應(yīng)器長(zhǎng)度l由燈管長(zhǎng)度決定，此由燈管長(zhǎng)度決定，此尺寸則為管徑尺寸則為管徑d和肋片數(shù)和肋片數(shù)n。 室內(nèi)空氣污