The current work studies a novel and affordable methodology to estimate and quantify the photon flux absorbed and the amount of light that leaves from an illuminated photocatalytic system with TiO 2 suspended in water. To achieve it, a new parameter B F S λ w a t $BF{S}_{\lambda }^{wat}$ is defined and presented. It indicates, for every wavelength, the fraction of the incoming radiation which is not absorbed by the system. B F S λ w a t $BF{S}_{\lambda }^{wat}$ was estimated by means of actinometric experiments in a jacketed reactor and a model based on Beer–Lambert law. For wavelengths below 388 nm and TiO 2 concentrations between 0.05 and 2 g L −1 , experimental values of B F S λ w a t $BF{S}_{\lambda }^{wat}$ were between 0.77 and 0.27. In the second part of the work, a simple kinetic model, which breaks down the effect of incident radiation and kinetic constant, is developed. For this, the photon flux absorbed by TiO 2 , previously determined, was included in the model. This new model was tested in the photocatalytic degradation of 2,4-dichlorophenol under different TiO 2 concentrations. The kinetic model fits satisfactorily the experimental values and a new kinetic constant k ʹ ap [mol·L −1 Einstein −1 ] was obtained, which is independent of the amount of catalyst loaded to the system. This achievement may be very useful for an easy initial comparison, design or scaling up of different photocatalytic reactors with similar geometry.

中文翻译：

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TiO2光催化中的吸收辐射和动力学模型

目前的工作研究了一种新颖且负担得起的方法来估计和量化吸收的光子通量以及从具有悬浮在水中的 TiO 2 的照明光催化系统中离开的光量。为了实现它，定义并呈现了一个新参数 BFS λ wat $BF{S}_{\lambda }^{wat}$。对于每个波长，它表示未被系统吸收的入射辐射部分。BFS λ wat $BF{S}_{\lambda }^{wat}$ 是通过夹套反应器中的光度学实验和基于 Beer-Lambert 定律的模型估算的。对于低于 388 nm 的波长和 0.05 和 2 g L -1 之间的 TiO 2 浓度，BFS λ wat $BF{S}_{\lambda }^{wat}$ 的实验值在 0.77 和 0.27 之间。在工作的第二部分，一个简单的动力学模型，它打破了入射辐射和动力学常数的影响，被开发出来。为此，先前确定的被 TiO 2 吸收的光子通量包含在模型中。该新模型在不同TiO 2 浓度下对2,4-二氯苯酚的光催化降解进行了测试。动力学模型与实验值吻合得很好，得到了一个新的动力学常数 k ʹ ap [mol·L -1 Einstein -1 ]，它与系统负载的催化剂量无关。这一成就对于简单的初始比较、设计或放大具有相似几何形状的不同光催化反应器可能非常有用。不同TiO 2 浓度下的4-二氯苯酚。动力学模型与实验值吻合得很好，得到了一个新的动力学常数 k ʹ ap [mol·L -1 Einstein -1 ]，它与系统负载的催化剂量无关。这一成就对于简单的初始比较、设计或放大具有相似几何形状的不同光催化反应器可能非常有用。不同TiO 2 浓度下的4-二氯苯酚。动力学模型与实验值吻合得很好，得到了一个新的动力学常数 k ʹ ap [mol·L -1 Einstein -1 ]，它与系统负载的催化剂量无关。这一成就对于简单的初始比较、设计或放大具有相似几何形状的不同光催化反应器可能非常有用。