综述专论化工科技,2006,14(5):66～69SCIENCE&TECHNOLOGYINCHEMICALINDUSTRY收稿日期:2006205206作者简介:廖聪(1981-),男,硕士研究生,主要研究流态化技术在环境工程方面的应用。33通讯联系人。3广东省科技计划重大专项项目(B2302714)。流态化技术在废气处理中的应用3廖聪,张小平33(华南理工大学环境科学与工程学院,广东广州510640)摘要:流态化技术作为一种新型的污染治理手段日益受到重视,笔者概述了流态化光催化降解技术、流态化吸附与吸收技术以及循环流化床脱硫技术在废气处理领域中的应用。关键词:流态化;光催化;烟气脱硫中图分类号:TQ051;X701文献标识码:A文章编号:100820511(2006)0520066204对流态化技术的研究始于1922年,当时Winkler发明了流化床,并应用于煤的气化[1]。二战期间,流态化技术首次大规模应用于石油催化裂化,受到工程界、学术界的广泛重视,逐渐发展成一门新技术。迄今,它已渗透到环保处理和能源工业、煤的燃烧和转化、金属的提取和加工以及固体处理等多个领域,成为工程学科的研究热点之一。1流态化光催化降解技术1976年JohnHCatey等首次提出应用TiO2光催化降解联苯和氯代联苯,开辟了半导体光催化技术在环保方面应用的新领域[1]。近年来,TiO2光催化应用于环境污染物的治理,特别是降解空气中的有机污染物,已成为环境科学研究的热点。光催化反应是光化学反应与传统催化反应的融合,可充分发挥二者所长使热力学上难以完成的过程得到实现。实验研究表明:与液相光催化相比,气相光催化反应速率更快,光利用效率更高;气相条件下,即使是难降解有机物也能被光催化降解为无机物[2,3]。有关使用TiO2进行气2固复相流态化光催化已研究过醛[4]、酮[5]、卤代物[6]和NOx[7,8]等,其主要目的是:设计合适的反应器、寻找理想的反应条件(如光源、水蒸气浓度等)或使用特制的TiO2复合型光催化剂,以提高光催化降解效率;还有对光催化反应的中间产物进行鉴定,探讨光催化反应动力学,推导速率方程。气2固复相光催化反应通常在常温常压下进行,以大气中的氧气作为氧化剂,反应过程不受溶剂分子影响[9],反应速度快,易实现完全氧化。气2固复相光催化反应器按结构可分为固定床反应器和流化床反应器。流化床作为一种良好的反应器类型,可实现光对催化剂颗粒的连续照射,通过调节床层的膨胀率即可提高光的透射率。流化床具有传热、传质效率高和易实现连续化大规模操作等优点,已引起人们的注意。Alexander等[6]使用固定床和振动流化床对丙酮进行光催化降解研究,发现流化床可提高光催化剂的活性,而且降解效率高于固定床。王子银、张征林[4]使用自制流化床对乙醛气体进行光催化降解,指出在流量100mL/min、乙醛气体浓度(1.8～9)mg/m3条件下,乙醛的降解率在80%以上。DibbleLA等[10]设计了一种凳形平板流化床反应器,用其进行空气中三氯乙烯(TCE)的净化研究。该反应器采用UV光源,由下而上通入TCE湿气流使催化剂床层流化。研究表明,TCE的稳态转化率(单位质量催化剂单位时间的TCE转化量)达到0.8μmol/g·min,量子效率高达13%。由于流化床极大改善了污染物与催化剂颗粒间的传质条件,使污染物、催化剂和入射光更充分地接触[11],比固定床的光催化效率更高。张丽、张小平等[12]使用自制的气2固流化床反应器进行光催化降解甲苯的研究,探讨了中低浓度[(28～140)mg/m3]甲苯的气相光催化降解过程,考察了光照时间、初始浓度、表观气速和催化剂负载量等因素对甲苯降解率的影响,实验装置如图1。实验中,通过氮气鼓泡法形成含甲苯、空气和水蒸气的混合气体,经过缓冲瓶后由下方进入流化床反应器。在紫外灯和流态化的TiO2/硅胶催化剂的共同作用下,甲苯降解为CO2。结果表明,在低浓度范围内[(28～55)mg/m3],甲苯的降解率不随浓度变化;表观气速和催化剂负载量的最佳值分别为4.0cm/s和0.19gTiO2/gSiO2;优化工艺条件后,甲苯降解率可达97.2%。1—干燥空气;2—恒温槽;3—甲苯;4—水;5—转子流量计;6—缓冲瓶;7—电源;8—反应器出口;9—出口取样口;10—紫外灯;11—流化床光反应器;12—TiO2/硅胶光催化剂;13—气体分布板;14—进口取样口图1气2固流化床光催化降解甲苯工艺流程流态化光催化技术也可用于处理含NOx的废气,处理效果也较为理想。Ta...
