光催化反应器与传统反应器的不同之处在于需要有光源的存在,因此它的设计更加复杂,除了考虑传统的反应器所涉及的如质量传递和混合、反应物和催化剂的接触、流动方式、反应动力学、催化剂的安装、温度的控制等问题外,还要考虑光能在反应器内的传播与均匀分布,因为只有吸收了适当的光子而被激活的催化剂才具有催化活性。另外,光强的选择也极为重要,它对光催化反应的影响随反应物的不同而有所不同。但通常在较低光强下反应速率与光通量呈一级反应,在较高光强下反应速率为半级,即光效率随光强增加而下降。根据相态的不同,光催化反应器可分为气固相光催化反应器与液固相光催化反应器。与液固相相比,气固相光催化反应器通常需要在高气体体积流量下操作[2],要求有很好的气密性,同时要便于物料的装卸;需要固定化的催化剂,若使用粉末催化剂,只能造成气阻增大,催化剂流失严重或分散不均等不利情况而影响。
流化床的结构相对复杂,操作中需要满足压降小、高气速的要求,多功能光催化反应器过程不易控制,因此研究难度较大,报道得较少。然而,流化床可改善传质条件,提供光对颗粒的连续照射,提高催化剂表面积与反应器容积之比,可通过调节载体膨胀率提高光的透射率。与固定床的比较研究表明[15,16],流化床比固定床能更好地实现反应物、催化剂与入射光的充分接触,提高光催化效率。并且,由于流化床极大的改善了污染物与催化剂的传质条件,比固定床更适合于处理较高浓度的有机废气。流化床的这些优点已逐渐引起了人们的注意,为使气固相光催化反应实现大规模的工业化应用,流化床光反应器的研制和开发势在必行,国内外已有不少研究人员投入了该项工作,并取得了不菲的成绩。