hrvatski

Izučavanje hidrodinamike u anularnom fotokatalitičkom reaktoru

U zadnjih nekoliko godina heterogena fotokataliza intenzivno se izučava i sve više primjenjuje u zaštiti okoliša. U literaturi se navode različite izvedbe fotoreaktora s potencijalnom primjenom za fotokatalitičku oksidaciju hlapljivih organskih spojeva, kao što su: pločasti fotokatalitički reaktor, reaktor s uzvitlanim slojem katalizatora, cijevni anularni reaktori, fotoreaktor s optičkim vlaknima i dr. 1. U radu je izučavana fotokatalitička oksidacija toluena u anularnom reaktoru. Korištene su dvije izvedbe anularnog reaktora: standardna izvedba (bez recirkulacije) i reaktor s povratnim tokom reakcijske smjese (reaktor s recirkulacijom). Eksperimenti su provedeni uz prisutnost i bez prisutnosti fotokatalitičke reakcije. Korišten je komercijalni TiO2 katalizator (oznake AEROXIDE® P25, Degussa). Sva mjerenja provedena su pri sobnoj temperaturi, atmosferskom tlaku, te pri konstantnoj početnoj koncentraciji toluena (2, 68 g m-3) i konstanoj relativnoj vlažnosti (49 %). Ispitan je utjecaj hidrodinamike na ukupnu djelotvornost procesa u eksperimentima provedenim pri različitim protocima reakcijske smjese (40-165 cm3 min-1), kao i pri različitim protocima recirkulacije (500 i 2000 cm3 min-1). U cilju opisivanja hidrodinamike sustava predložen je model aksijalne disperzije i dobivena su odgovarajuća analitička i numerička rješenja. Na temelju vrijednosti procijenjenih parametara modela, tj. Pecletove značajke i srednjeg vremena zadržavanja utvrđeno je da strujanje znatno odstupa od pretpostavke o idealnom strujanju. Rezultati testiranja disperzijskog modela (reaktor bez recirkulacije) pokazali su da je način prolaza reakcijske smjese kroz reaktor vrlo složen i da se predloženim modelom ne može u potpunosti aproksimirati realno strujanje. Usporedbom rezultata odziva u reaktoru sa i bez recirkulacije utvrđeno je da je uz recirkulaciju dobiven odziv koji je bliži sustavu s dobrim miješanjem. Analiza strujanja u reaktoru uz različite omjere recirkulacije pokazala je da miješanje nije idealno i da se strujanje kroz reaktor može predočiti rezultatom konvektivnog i disperzivnog strujanja. U cilju opisivanja eksperimentalnog sustava u uvjetima bez recirkulacije predložen je 1D heterogeni model cijevnog anularnog reaktora u nestacionarnom radu, dok je za opisivanje reaktora u uvjetima recirkulacije predložen model protočnog kotlastog reaktora u nestacionarnom stanju. Nađeno je dobro slaganje eksperimentalnih rezultata s vrijednostima dobivenim prema modelu.

hidrodinamika; anularni fotokatalitički reaktor; toluen

nije evidentirano