2012年2H
过程工程学报
The Chincse Joumal of Process Engineering
新型固定式ZnO光催化膜反应器的研究
孙国睡，胡鹅"，白柳杨，表方利
(1.中国科学院过程工程研究所，北京160190：2.中国科学院研究生院，北京100049）
Vol.12 No.1 Feh. 2012
摘要：以裤状纳米ZnO赖粒堆积形成的孔除组装烧结成多凡陶瓷光催化膜，用其制成逆流周定式新型光催化膜反应器.400~800C范陶内，随烧结温度提高，ZnO多孔股孔除变小，实验研究了光源、ZnO添加量对悬浮型光催化反应器降解水溶液中染料亚甲基益(MB)的影响，结果表明，随ZnO漆加量增加，光催化反应速度变快，当100mL20mg/L MB溶液中添加量超过0.05g时，光催化反应不随添加量增加而增加。随持液量增加，反应器中反应速度先降低后增加。新型固定式光催化膜反应器能更有效供氧而具有更快的光催化速度，
关键词：神状纳米ZnO：光催化膜反应器：氧化锌陶瓷膜：业甲基蓝：降解
中图分类号：TQ424.29 1前言
文献标识码：A
文章编号：1009-606X(2012)01-017205
率，为反应在液相主体和纳米棒状ZnO表面发生光催化降解亚甲基蓝反应提供推动力。
1972年，Fujishima等[发现光电池中太阳光能照射TiO,可发生水氧化还原反应放出H,和O：开创了半导体光催化技术，半导体光催化氧化技术以其低能耗、操作简便、反应条件温和、适用范围广等突出特点在环境治理方面备受青映(2.3]，在半导体光催化研究中，TiO2 和ZnO是研究最多的两类材料，也是最具应用前景的材料.TiO;禁带宽度(3.23eV)和ZnO(3.37eV)相近，具有相似的光催化性能，此外，用纳米ZnO光催化降解多种染料，比锐钛矿型纳米TiO，活性更高(5.6，与固定态 ZnO相比，悬浮态ZnO具有粒径小、传质少、反应面积大、催化效率高等优点17.8，受到了广泛关注，但悬浮态ZnO的分离和回收都很困难，给工业应用带来了很大障碍.因此，近年来将光催化与膜分离技术有机结合正在成为半导体光催化研究的热点利用膜优良的分离性能对颗粒态光催化剂进行分离回收，不仅分离彻底、光催化剂流失少，且操作简单、费用低，可实现连续化生产，光催化膜反应器处理工艺的研究主要集中在揭合工艺特性、工艺有效性、反应动力学、耦合分离膜的光催化化学稳定性及抗污染性能和长时间操作条件下的光催化活性变化等方面。
为增加光催化助剂O2和提高传质速率，本研究改
进光催化膜反应器为逆向鼓泡液泛光催化膜反应器，探索利用棒状纳米ZnO颗粒搭接组装而成的微孔股以改善高速鼓入O，气泡的搅拌。该微孔膜反应器不仅能为光催化反应提供助剂，有效抑制电子-空穴对的复合，而且液泛状态下的气液固多相反应加速了过程传质速
2实验 2.1实验原料
实验用棒状纳米ZnO颗粒由高频热等离子体法制备l0，为六方纤锌矿结构，直径约50nm，长约2um。多孔氧化铝陶瓷用添加活性炭造孔剂烧结获得，孔径约 3~5μm，孔隙率约50%.乙醇(AR，北京化工厂)，乙基纤维素(AR，天津市博迪化工有限公司)，亚甲基蓝
(MethyleneBlue,MB，北京化学试剂公司) 2.2光催化膜反应装置与分析仪器
新型光催化膜反应器结构如图1所示，光催化工艺流程见图2，钢瓶中O经流量计和缓冲罐后，由光催化反应器底端向上吹出，呈均匀分布的小气泡，随气量增加逐渐垦液泛状念，反应器上端放置紫外光灯
JSM-6700F型扫描电子显微镜(日本电子公司)， UV-2102PC型紫外-可见分光光度计(美国尤尼柯仪器
有限公司) 2.3实验方法 2.3.1材料制备
将棒状纳米ZnO颗粒超声分散在乙醇溶波中，添加少量乙基纤维素，形成ZnO涂覆液，将涂覆液均匀分布在多孔氧化铝陶瓷支撑体上，烘干后在马弗炉中 400~800℃下烧结1h成膜，用SEM表征多孔膜的形貌和结构
烧结得到的多孔ZnO膜密封固定在直径30mm的圆柱容器内，组成光催化膜反应器。
收稿日期：2011-1109，修回日期：2012-01-17
作者简分：外国障(1985-)，男，近宁省朝网I市人，硕士研究生，研究方向为无机功能粉体：要方利，通讯联系人，Tel:010-82627058,E-mail:
flyuan@home.ipe.ac.cn. 万方数据