过程工程学报 ›› 2026, Vol. 26 ›› Issue (10): 1121-1134.DOI: 10.12034/j.issn.1009-606X.225315
周杰1, 王东祥1,2*, 袁方洋1, 杨新俊1, 杜继芸1, 于伟1
Jie ZHOU1, Dongxiang WANG1,2*, Fangyang YUAN1, Xinjun YANG1, Jiyun DU1, Wei YU1
摘要: 本研究针对有机染料处理,构建了基于转盘反应器(SDR)的负载型TiO2光催化降解体系。利用磁控溅射技术制备了具有高催化活性的锐钛矿型TiO2薄膜,并系统探究了转盘转速、流量、初始亚甲基蓝(MB)浓度及进液方式对MB降解性能的影响规律。实验结果表明,在转速为200 r/min、流量为2.0 L/min时,反应器达到最佳传质与反应效率;过高的转速(>200 r/min)会导致液膜滑移和光散射增强,从而抑制降解反应。动力学分析揭示了体积反应速率常数(kappv)与表面反应速率常数(kapps)的差异化响应机制:kapps随雷诺数比α升高显著降低,表明进口冲刷效应与转盘剪切存在竞争效应,进口冲刷引发的底物界面更新在传质强化中占据主导;而kappv则受液膜体积增大的稀释效应制约。基于无量纲分析,建立了包含Rein和周向雷诺数(Reω)的表面反应速率常数预测关联式,预测偏差控制在±16%以内。本研究阐明了SDR中液膜厚度、停留时间、壁面剪切率、雷诺数比与光催化效率的构效关系,为强化光催化过程提供了理论依据和工程参数。