本文通過對廢水中有機物的降解，介紹了光催化氧化降解有機物的技術，然后從技術問題引出更深層次的問題，即如何提高降解效率，從而引出光催化氧化反應器的設計。本文詳細介紹了反應器的結構、幾種不同類型反應器的優缺點以及研究現狀。關鍵詞:光催化氧化；反應器；隨著經濟的發展，工業廢水和生活污水中的大量有機污染物超標排放，造成了水環境的嚴重富營養化。目前很多地方的治理只注重有毒重金屬的治理，忽視了有機污染物的潛在危害，廢水中存在大量的有機污染物。富含洗滌劑的污水 (LAS)、COD、BOD、氮、磷等有機物對動物、植物和人都有毒性，還會降低水中的氧傳遞速率，阻礙水體自凈，從而使水體變色發臭。因此，有必要對廢水中的有機物進行處理。光催化氧化分解有機污染物是Z前沿公認的有效處理技術。光催化氧化反應器成功解決了光催化氧化技術的工業應用問題。光催化氧化技術的產物是水、二氧化碳和無害的無機鹽，從根本上解決了有機污染問題。

　　目前，以金屬氧化物半導體為催化劑的光催化氧化有機污染物的研究已經引起了國內外眾多學者的關注[1]。為了提高光催化氧化反應的效率，光催化氧化反應器必不可少。光催化氧化反應器可用于化學氧化、光氧化、光化學氧化、光催化氧化和光化學催化氧化，并可用于多種組合試驗，為環境研究和環境工程提供實驗設備，也為高校師生提供教學實驗設備。光催化氧化反應器的設計遠比傳統的化學反應器復雜，不僅涉及傳質與混合、反應物與催化劑的接觸、流動方式、反應動力學、催化劑的安裝， 溫度控制等問題，也是光輻射的重要因素。目前，各種形式的光催化氧化反應器已被應用于光降解的研究和實際廢水的處理，并取得了一定的成果，但同時也暴露出了許多問題，因此很多人從不同的角度對如何提高光催化氧化反應器的效率和實用性做了大量的工作[2]。

　　1光催化氧化反應器的結構催化劑在反應器中以兩種形式存在:一種是光催化劑顆粒分散在整個反應器體系中，另一種是光催化劑顆粒固定在載體(如反應器壁或尼龍網)上，因此相應的反應器形式可以稱為懸浮式和固定式。

　　懸浮型是由二氧化鈦粉末直接與廢水混合而成的懸浮體系。其優點是結構簡單，充分利用催化劑活性。缺點是有固液分離的問題，不能連續使用；容易丟失；懸浮顆粒阻擋光輻射的深度約為0.5 mg/m3，反應速度達到極限[4]。固定式是將二氧化鈦粉末噴涂在多孔玻璃、玻璃纖維或玻璃板上。優點是二氧化鈦不易流失，可連續使用；缺點是固定化后催化劑的活性降低[5]。固定式可分為非填充式和填充式。非填充固定床型:光催化劑通過燒結或沉積直接沉積在反應器內壁上， 并且光催化表面積的一部分與液相接觸。填充固定床型:在載體上燒結，然后裝入反應器。與無填料固定床型相比，增加了光催化劑與液相的接觸面積，克服了懸浮固液分離的問題。

　　Geisen等人[6]分別研究了懸浮TiO _ 2和固定TiO _ 2液膜反應器(FFR)對典型化合物DCA的降解。結果表明，與固定催化劑反應體系相比，懸浮體系可以獲得更高的DCA降解率，是固定體系的3倍，這是因為固定催化劑限制了傳質，降低了光催化活性。因此，如果可以通過固/液分離技術實現TiO2顆粒和處理水的分離和回收，懸浮反應器將比固定反應器具有明顯的優勢。因此，Xi等人[7]繼續研究利用沉淀池和有、無斜板的微濾膜分離懸浮催化劑:當進水中催化劑濃度為5 g/ L，pH值接近零電荷點時，Degussa P 25 TiO2可通過沉淀高效分離； 在沉淀池中增加斜板可以減少沉淀面積，保證出水TiO 2濃度為5mg/l，為了進一步降低出水TiO 2濃度，可以采用微波技術同時攔截TiO 2和細菌。此外，膜對聚合物的攔截將增加其在光反應器中的濃度，從而獲得更高的反應速率。

　　目前常用的是流化床式。所謂流化床型，即負載TiO2顆粒的載體，在反應器中以懸浮狀態存在。其優點是:一方面，可以對催化劑顆粒進行多方位照射，防止催化劑在懸浮擾動下鈍化，從而提高催化劑的利用效率；另一方面也解決了懸浮漿料體系固液分離困難的問題。Wooseok等人[8]使用流化床反應器(FBR)來研究弱輻射(15 W低壓燈)下甲基橙的光催化氧化。實驗中使用了兩種不同類型的流化床，一種是FBR的典型類型，另一種是FBR (DTFBR) 里面有通風管。實驗結果表明，FRSs的幾何結構對光催化氧化反應的影響可以忽略。反應器內氣體的供應不僅可以用于催化劑顆粒的流化，還可以消除光生電子，提高反應效率；PH值是決定反應速率的重要參數，在酸性條件下更有利于甲基橙的降解。反應物初始濃度越高，透光率越低，從而降低光催化氧化的反應速率。存在一個Z最優量的催化劑負載量，使得催化劑的存在對光照射不產生屏蔽作用。

　　DO濃度較高的反應器，通過向反應器中加入氧化劑使顆粒表面多余的電子復合，可以抑制表面光生電子和空穴的復合，提高光量子的利用率。分子氧是氧化劑中易得、經濟、有效的電子受體。如何提高廢水中的溶解氧將是光催化反應器設計的關鍵技術之一。

　　為了促進氧在有效界面上的傳遞，Chan等人[9]設計了一種新型薄膜階梯式光催化反應器(PTFCR)，體現了混合式和推流式反應器的優點。反應器的設計是用階梯式平板排列代替單層平板結構。當反應液從一個平板落到另一個平板上時，形成水滴，促進了液膜的曝氣，同時湍流也強化了液膜中有機污染物向催化劑表面的傳質。在提高溶液溶解氧水平的研究中，發現階梯反應器運行良好。楊洋等[10]設計了一種新型的淺池填充床光催化反應器，采用不銹鋼曝氣網實現高效無動力曝氣，淺池內交錯設置擋板。 顯著改善了反應器內的水流狀態，強化了廢水與光催化劑之間的傳質，從而提高了光催化反應的效率。這種由曝氣網連接的多層結構的新型光催化反應器具有加工簡單、操作方便、工程造價和運行費用低的特點，易于實現工業化應用。

　　3太陽能反應器及聚光系統利用太陽光作為光源的反應器可設計成平板狀，并可設置反射面，提高光能利用率。如膜固定床反應器(TFFBR)、雙板反應器(DSSR)和拋物槽反應器(PTR) [11]。根據光源照射方式的不同，光反應器可分為聚光型和非聚光型兩種。聚光反應器需要高光學精度的反射鏡，價格昂貴，設計復雜，而且只使用紫外線照射的直射光部分。非冷凝反應器不僅利用了紫外照射的直射光和散射光，而且不需要昂貴的反射鏡，結構簡單，因此具有較大的發展潛力。