非等温光催化反应器的建模与实验评估:温度对反应速率动力学的影响

DOI:10.25100/iyc.v19i2.5301 期刊:INGENIERÍA Y COMPETITIVIDAD 出版年份:2017 更新时间:2026-01-09 18:43:54
摘要: 采用中试规模的复合抛物面聚光器(CPC)反应器,通过太阳辐射与悬浮二氧化钛对标准污染物光催化降解过程及动力学进行温度影响的数学建模与实验评估。该系统模型基于全局各向同性参数,包含带循环的间歇式反应器物料衡算。入射辐射采用经验模型模拟,该模型通过环境报告实验数据校准及大气变化优化算法调整。通过求解辐射传递方程估算反应器内部辐射散射-吸收效应。温度影响则通过耦合传热方程的热平衡模型进行描述。所采用的动力学模型为经阿伦尼乌斯方程修正的广义模型。研究发现温度通过改变反应过程中的氧浓度影响反应速率。在无温度控制的常规操作条件下,工艺性能得到提升。所建立的数学模型与求解算法具有高度预测性,相关系数达0.99,误差低于2.5%。
作者: Miguel A. Mueses,Molano M. Marena,Machuca M. Fiderman
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研究概述 实验方案 设备清单

利用太阳能辐射和悬浮二氧化钛,在中试规模的复合抛物面聚光器(CPC)反应器中,对标准污染物光催化降解过程及动力学受温度影响的建模与实验评估。

所提出的模型通过质量和能量平衡,有效描述了二氧化钛在考虑大气变化和温度影响条件下对亚甲基蓝的非均相光降解过程。该模型预测性极强,相关系数达0.99且误差低于2.5%。温度升高有利于反应阶段但抑制吸附作用,该模型可推广应用于太阳能光催化系统中有机污染物的处理。未来研究可聚焦于结合催化剂电子特性的详细反应机理分析。

该研究假设反应器内完全混合,在部分分析中未考虑非均匀辐射场。动力学参数与辐射场构型及底物性质相关,限制了其普适性。模型的预测能力取决于大气数据的准确性,且由于对流和辐射的冷却效应,热行为研究不具备确定性。

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