[01241602]外场强化流化床光催化反应器处理工业有机废气工艺研究

本项目属于材料科学、化学工程和环境工程交叉领域，主要涉及光催化剂的制备和流化床光催化处理工业有机废气技术。

空气污染是当今世界三大亟待解决的环境污染难题之一，工业有机废气的处理更是群众关注的热点和环境治理的难点。

目前国内外对光催化流化床处理废水进行了大量研究，对外场强化流化床光催化降解废气的应用研究较少。

由于金属掺杂光催化剂普遍存在价格高昂，且回收困难等缺陷，严重制约光催化流化床的应用范围。

光催化剂制备和流化床处理工业废气技术具有重要的应用背景和市场需求。

在济宁市科技发展计划等项目资助支持下，本项目制备了高活性、热稳定性好、持续性长、价格低廉的复合改性二氧化钛光催化剂，利用外场对光催化剂的极化作用，增加光催化剂的光吸收，促进表面羟基生成羟基自由基，同时外场作用给催化剂带来附加缺陷，使其成为光生电子或空穴的俘获中心，抑制光生电子-空穴的复合，结合流化床反应器有机污染物分子、光子和催化剂接触效率高等优点，开发了外场强化流化床光催化处理工业有机废气技术及设备。

主要理论和技术创新如下：

（1）采用水热法和溶胶凝胶法制备的一系列复合改性二氧化钛光催化剂，非金属掺杂、金属掺杂、非金属-金属共掺杂等，所制备光催化剂粒径均在纳米级，结构形貌可控，具有可见光响应，通过光催化仪测试发现对苯系和萘系等有机物降解率高达90%以上。

（2）实现了外场强化流化床光催化反应的可控操作，通过引入声场能量破碎纳米颗粒聚团，改善纳米光催化剂的流化质量。通过外加磁场增加光催化剂的光吸收，促进表面羟基生成羟基自由基，提高了光催化剂的活性。声场-磁场-光场结合流态化技术，实现了连续、高效光催化降解工业有机废气工艺。

（3）发明了一种多外场耦合二维光催化流化床装置，声场、磁场操作调节灵活，装备加工制作简单，适用场合广泛。

（4）发明了光催化处理有机废气装置，实现了流化床磁场稳定操作，内置旋风分离器有效减少了纳米催化剂颗粒的扬析。

2013年8月21日，“外场强化流化床光催化反应器处理工业有机废气工艺研究”等两项成果通过了济宁市科技局组织的鉴定，均达到国内领先水平（济科成鉴字【2013】第61号）。

“光催化剂制备及光催化流化床处理工业有机废气技术”成果已获国家实用新型专利2项，显著推动了光催化技术与化工行业的密切结合。