Performance evaluation of a solar nano-photocatalytic reactor for wastewater treatment applications: Reaction kinetics, CFD, and scale-up perspectives

光催化 废水 污染物 动力学 辐照 材料科学 间歇式反应器 化学工程 降级(电信) 环境工程 焊剂(冶金) 化学 环境科学 工艺工程 催化作用 计算机科学 工程类 物理 有机化学 冶金 电信 量子力学 核物理学
作者
Vahid Madadi Avargani,Sohrab Zendehboudi,Shahriar Osfouri,Amir Rostami
出处
期刊:Journal of Cleaner Production [Elsevier]
卷期号:421: 138240-138240 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.jclepro.2023.138240
摘要

The solar-driven photocatalytic process, as a clean and efficient advanced oxidation process (AOP), is widely operated in wastewater treatment applications. In the present work, a solar nano photocatalytic reactor is designed, manufactured, and tested under different operating conditions. The irradiation-dependence reaction kinetics is studied in a batch operation process. A comprehensive computational fluid dynamics (CFD) model taking into account realistic solar flux distribution is developed and validated using experimental data. Finally, the reactor scaling-up analysis for higher treatment capacities is performed with the aim of the design of industrial-scale solar photocatalytic reactors. The research results indicate that when the initial dye concentration is increased from 5 to 175 mg/L, the period required to achieve 95% pollutant removal in 20 L solution and 10 mg/L photocatalyst concentration boosts up to 2.2 times. When the photocatalyst concentration in the solution is increased from 5 to 20 mg/L, the time required to achieve 95% total removal is reduced to 35.7%. For the photocatalyst concentration of 75 mg/L compared to 20 mg/L, the time required for 95% degradation increases up to 16.7%. To treat 90% of the total pollutant in a 50 mg/L dye solution with an initial volume of 5 m3 and using 20 mg/L photocatalyst concentration under 11 h operation with an average solar irradiation intensity of 750.46 W/m2, a solar reactor with a surface area of 50.45 m2 is required, while for 10 m3 wastewater sample and the same conditions and 95% pollutant removal, the collector area is obtained to be 121.36 m2. A horizontal solar reactor compared to its optimal tilt angle can reduce the treatment capacity up to 55%.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
爆米花应助7185045采纳,获得10
刚刚
CipherSage应助称心的钢铁侠采纳,获得10
1秒前
一一发布了新的文献求助10
1秒前
HHHHHH完成签到,获得积分10
1秒前
哈哈哈发布了新的文献求助20
2秒前
TSum完成签到,获得积分10
2秒前
大模型应助单薄小蜜蜂采纳,获得10
3秒前
orange完成签到,获得积分10
4秒前
zbz12138发布了新的文献求助10
4秒前
5秒前
辛勤的怜菡完成签到,获得积分10
5秒前
程琳完成签到,获得积分10
6秒前
6秒前
Dontwait完成签到,获得积分10
7秒前
小六发布了新的文献求助10
8秒前
llly完成签到,获得积分10
9秒前
阿大呆呆应助SU采纳,获得200
9秒前
10秒前
平常康完成签到,获得积分10
10秒前
keerlife发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
KEYAN完成签到,获得积分10
11秒前
Hello应助megan采纳,获得10
12秒前
12秒前
Czd完成签到 ,获得积分10
12秒前
13秒前
owlpppppwq完成签到,获得积分10
13秒前
whuhustwit发布了新的文献求助10
13秒前
石榴完成签到,获得积分20
14秒前
14秒前
Ava应助紫清采纳,获得10
15秒前
乐乐应助major采纳,获得10
16秒前
空白发布了新的文献求助10
16秒前
keerlife完成签到,获得积分10
17秒前
Lili完成签到,获得积分10
17秒前
changhanju发布了新的文献求助10
17秒前
17秒前
小松鼠完成签到,获得积分10
18秒前
小六完成签到,获得积分10
18秒前
Maestro_S应助前进的小宅熊采纳,获得10
18秒前
高分求助中
Sustainable Land Management: Strategies to Cope with the Marginalisation of Agriculture 1000
Corrosion and Oxygen Control 600
Yaws' Handbook of Antoine coefficients for vapor pressure 500
Python Programming for Linguistics and Digital Humanities: Applications for Text-Focused Fields 500
行動データの計算論モデリング 強化学習モデルを例として 500
Division and square root. Digit-recurrence algorithms and implementations 400
Johann Gottlieb Fichte: Die späten wissenschaftlichen Vorlesungen / IV,1: ›Transzendentale Logik I (1812)‹ 400
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 有机化学 工程类 生物化学 纳米技术 物理 内科学 计算机科学 化学工程 复合材料 遗传学 基因 物理化学 催化作用 电极 光电子学 量子力学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 2554088
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2178969
关于积分的说明 5616730
捐赠科研通 1900095
什么是DOI,文献DOI怎么找? 948813
版权声明 565554
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 504484