??? 3.2　非聚光式反應器
??? 非聚光反應器通常由一個傾斜放置的固定裝置構成，傾斜的角度取決于當地的太陽入射角。它沒有專門的太陽光追蹤器，可以同時利用直射光和散射光。Bird等研究表明，1.5個AM (air mass)的條件下，到達地球表面的太陽光輻射，散射部分[Edif(300~400 nm)=24.3 W/m2]和直射部分[Edir(300~400 nm) = 25.0 W/m2]幾乎相等。這意味著，在陰天或潮濕的環境中，非聚光反應器有更好的效果。
??? A 薄膜固定反應床(TFFBR)
??? TFFBR是較早的一種非聚光式反應器。Bockelmann將P25型TiO2附著在傾斜的平板上，使污水通過100μm的薄膜，以蠕動泵控制流量為1~6.5 L/h。其與PTC相比，有較好的效果。Nogueira等將平均粒徑為30 nm的TiO2以約10 g/m2的均質層形式固定在平板玻璃上。受污染的水可以單程方式流動，也可以循環方式流動。研究了平板形狀、摩爾流量、污水層厚度等對降解效果的影響。
??? B 雙層板反應器(DSSR)
??? DSSR由一個平板和一個透明的扁箱構成。催化劑為粉末狀態，隨水流在通道中湍流循環。Bahnamann等設計了以聚甲基丙烯酸甲酯為主要成分的有機玻璃構成的雙層板反應器。在紫外輻射為(20~40) W/m2的條件下，研究二氯醋酸的降解情況:在250 min內，TOC的去除率達到了78%。
??? 非聚光式反應器可以同時利用直射和散射部分的太陽光能，適合不同的氣候條件，有較高的量子效率(電子-空穴復合率低)和光學效率。其結構簡單，對材質無特殊要求，投資費用少。但由于非聚光反應器的反應表面很大，難以應用于大流量的水處理。
??? 3.3　低聚光式反應器
??? 聯合拋物面式反應器(CPCs)是PTC的一種，但它沒有太陽光追蹤器，由兩個靜止不動的拋物面型凹槽構成，焦線在兩部分連接處的上方。特殊的幾何學構造使之幾乎可以搜集所有方向的光線(包括直射光和大部分散射光)。
??? CPCs是目前應用最多的一種反應器。其反應一般在透光性較好的材料制成的玻璃管和塑料管中進行。催化劑或負載于載體填充在管中，或涂于管壁上，也有直接使用懸漿狀的。為了充分利用太陽光，一般還在反應管的背光面安裝反射性能好的鋁板。考慮到試驗的地點和持續時間，反應板一般傾斜放置，有利于吸收最大的太陽輻射。西班牙PSA實驗室的CPCs裝置由6個相同的模塊構成，每個模塊有8個平行的鋁面聚光器[1.22×0.152×8=1.48(m2)]，聚光器的焦線上固定著透明的Teflon管，污水和懸浮態的TiO2在其中流動?？偭髁靠梢赃_到2 250~8 000 L/h。CPCs兼具了聚光式反應器和非聚光式反應器的優點，具有大規模工業應用的潛力，對它的優化設計是目前研究的主要方向
??? 4、應用實例與研究進展
??? 盡管太陽光二氧化鈦光催化技術顯示了非凡的潛力，但目前國內對它的研究還主要停留在實驗室階段。國外已有一些太陽光催化氧化進行應用和現場試驗的報告。美國國家Sandia實驗室、Lawrence Livermoore實驗室以及西班牙PSA中心都對此作了大量的研究。
??? SERI實驗室在美國新墨西哥城組裝了中試規模的PTC反應裝置，研究其對三氯乙烯(TCE)的去除效果。在TiO2投加量為0.1%的情況下，TCE的濃度由200 mg/L降至5 mg/L。
??? Grittenden等在管狀的光反應器里填充了負載于硅膠上的摻鉑TiO2，研究其對經過了前處理(充氧和去除離子)的苯、甲苯、乙苯、二甲苯的去除效果。經過連續25 d的觀察，認為其處理效果良好，只需6.5 min二甲苯就能被完全分解。
??? 美國佛羅里達州的Gainesville采用了一套R2000太陽能氧化反應器系統作為活性炭吸附的補救技術。經過一段時間的對比運行發現，與原有的活性炭吸附比較，其有安裝費用低，消毒效果好，以及運行費用少的優點。而且，R2000系統釋放“無殘余毒物”的物質而不需要再進行后處理以防二次污染。該技術的最大處理量達到了3.78×103m3/d。
??? Ljubas等研究利用太陽光催化氧化技術去除湖水中的天然有機物(NOM)作為飲用水的預處理工藝。在克羅地亞共和國亞得利亞海島或達爾馬提亞地區，將湖水曝曬在太陽光下(不使用集中的反應器)，通過組合不同TiO2和雙氧水的投量，研究天然有機物的降解，確定了天然有機物最佳降解工況時的TiO2投加量。
??? Gelover等通過溶膠-凝膠法將不同種類的TiO2光催化劑固定到玻璃柱上，與日光消毒法(SODIS)進行比較，考察其在日光下殺滅大腸桿菌的有效性。結果顯示，TiO2參與的消毒過程明顯好于SODIS法。在陽光充足的日子里(光照度>1 000 W/m2)，固定化的TiO2光照15 min可以徹底鈍化糞大腸肝菌，鈍化總大腸桿菌則需要30 min。通過測試TiO2光照消毒后水中細菌的現象證明，該工藝至少可以使水的潔凈狀況保持7天以上。
??? Rincon等]研究了在大型CPC反應器中，不同劑量或不同配比TiO2光催化劑的消毒過程。當水量為20.5 L/min時，處理后在暗處放置24 h的水樣未觀測到細菌的復活。
??? Santana等研究了8:00~17:00太陽光照射下Nb2O5-TiO2系統對酒廠的降解效果，TOC的去除率達到55%。西班牙PSA中心近十年來為太陽光催化氧化技術的工業化和商業化作出了巨大的努力，他們分別在一些農藥廠以及一些難生物降解的和市政污水處理上取得了較好的應用成果，已經開始進行標準的太陽光催化氧化反應器的研制。
??? Malato等研究了CPC反應器中TiO2/Fenton對4種水溶性殺蟲劑(敵草隆、吡蟲啉、伐蟲脒、滅多威)的降解效果。試驗由兩組相同的系統構成，每組有3個搜集器，1個水池和1臺水泵。搜集器(1.03 m2)安裝在傾斜角37°(當地緯度)平面上，上面固定有8個相連接的派熱克斯玻璃管。水量為20 L/min，直接從一格流入另一格，最后匯入水池。試驗結果顯示，初始濃度為50 mg/L的吡蟲啉、伐蟲脒、滅多威以及初始濃度為30 mg/L的敵草隆，最終的礦化程度達到了90%。
??? Marugan等研究了在同樣的反應器中，硅載TiO2太陽光催化降解二氯乙酸的效果，結果顯示，Fe/TiO2體系與TiO2/Fenton體系降解效果相近。
??? Malato等研究了TiO2/Fenton系統與生物處理聯用處理工業的效果，作為設計工業化水廠的依據。CPC反應器面積為100 m2，處理能力為250 L/h。原水的初始TOC為500 mg/L左右，并含有難生物降解有機物MPG (α-methylphenylglycine)。經過TiO2/Fenton系統預處理后排入生物處理系統繼續處理。結果顯示，隨著母體化合物被氧化，生物降解能力增強。紫外線光照強度為22.9 W/m2左右時，MPG被充分降解和礦化。目前，該水廠已經建成，正在運行調試中。眾多研究證明，太陽光催化氧化技術對于天然有機物、難生物降解有機物、農藥、微生物等有著良好的處理效果，其接觸時間短，反應徹底。雖然太陽光反應器對光線要求的特殊性使之往往需要巨大的表面積，但由于其采用化學氧化的方法降解污染物，理論上，只要催化活性提高，反應時間盡量縮短，完全可以適應工業規模的要求。綜合考慮，在陽光資源豐富的地區，太陽光催化氧化技術無疑是一個適宜的飲用水處理和污水預處理的工藝。