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在综合分析气-液-固三相流化床反应器和多级串联全混流反应器的优缺点的基础上，设计了一种新型列管式光催化反应器。并以二氧化钛和自制铋-镧复合金属氧化物(La0.176Bi0.824O1.5)作为光催化剂，甲基橙和三硝基甲苯(TNT)的水溶液作为模拟废水，较详细地研究了操作方式及操作条件对反应器光催化性能的影响，主要包括:反应管连接方式及管程数目、催化剂用量、反应液pH值、液体流速、气体流量和污染物初始浓度等。通过大量的试验，得到如下结论: 1、相同的操作条件、操作方式以及相同的处理任务时，不同催化剂之间存在差别，在所选用的几种光催化剂中，DeggusaP25TiO2的光催化活性最好，其次是自制的TiO2和铋-镧复合金属氧化物，效果最差的是国产TiO2; 2、管程数以及连接方式对催化效果以及处理量影响很大。在以DeggusaP25TiO2为催化剂对甲基橙进行降解时，最大管程为4并且采用首尾相互连接方式催化效果最好。另外液相和气相流速对连续降解存在一个极值，分别为0.5L/h和3.0L/min。同时溶液酸度对溶液的降解影响也较大。在最佳连接方式，最大管程数以及最适合的液体、气体流量、酸碱度(pH4.0)，P25用量0.1g/L和150W紫外光源条件下，初始浓度为20mg/L的甲基橙的光催化脱色率可高达98.8％; 3、在采用4支反应管串联，同样以P25TiO2为光催化剂对20mg/L的TNT溶液降解时，最优条件为:催化剂用量0.1g/L，弱碱性环境，液体流量0.5L/h，气速2.0L/min，光照强度100W，H2O2投加量27mmol/L，最后TNT溶液的色度和COD去除率接近100％; 4、与传统鼓泡反应器相比，该反应器具有更好的光催化性能，特别是对高浓度污染物的处理，且具有结构简单，操作方便，易于实现工业化等特点。