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首頁 > 臭氧知識 > 臭氧應用 > 催化臭氧化工藝核心 — 催化劑填料與反應器
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  “催化劑填料”這一名詞,在化工行業有見,但不常用。催化劑的功能是加速反應,屬化學學科概念;填料的功能是為傳質和反應提供場所,屬化工學科概念。在催化臭氧化過程中, •OH產生于臭氧在催化劑表面的分解,因此填料性質很重要;更為關鍵的是:•OH壽命只有納秒級,不可能行程很遠去攻擊有機物分子,就是說:由催化劑界面構成、水可流動的孔隙孔徑須很小,因此比一般化工填料要求更高;故在工藝中應強調催化劑填料。這一問題,我們在《中國給水排水》期刊上發表文章做過探討。
 
    反應器概念的重要性不言而喻。廢水深度處理催化臭氧化反應器中,影響臭氧化反應的多相變化有:氣相臭氧向液相溶解;氣泡上浮,及水流動;臭氧在氣相分解,及在液相的無效分解和在催化劑區的有效分解。可概稱:一相溶解、二相流動、三種分解。如圖:
 
    臭氧氣、液相濃度變化,取決于溶解和分解速率。一般工況下,速率快慢為:
 
    溶解 > 液相有效分解 > 液相無效分解 > 氣相分解
 
    要弄清•OH產生規律、實現反應器 很優化,必須研究臭氧溶解和三種分解動力學,仍需大量研究。
 
    臭氧氣相衰減:我們曾過分地重視反應器臭氧尾氣問題,理論和實踐均證明,此問題并非要害。首先要定義一概念 — 氣程時間:氣泡從池底布氣器出口上浮到池水面所需時間。設氣相中臭氧的溶解和分解均符合一級動力學方程,速率以半衰期表示,若兩者綜合效應半衰期為300s (5min) (實際應更快),當微氣泡曝氣、氣液逆向流時,可以推導出反應器尾氣中臭氧殘余量極少。這也是那篇文章的貢獻。
 
    臭氧液相溶解與衰減:影響因素相互交叉,比較復雜。如紊動,既可增強溶解、又可強化衰減,而衰減包括有效分解和無解分解。三過程對反應器工況影響巨大,簡單地想象一下:若溶解慢,大部分臭氧被氣泡攜帶,則在池上部的分布多;若溶解快,大部分臭氧被水流攜帶,若氣液逆向流,則在池下部的分布多。若無效分解比有效分解慢得多,催化劑填料高度小些也問題不大;若兩種分解速率差不多,催化劑填料不僅高度要大,而且在池中位置影響很大。因此,反應器的優化,包括:臭氧布氣器形式(氣泡大小)、是否氣液逆向流、催化劑區域高度和位置等,都依賴于臭氧溶解與分解動力學的建立。

  文章來源:馬魯銘教授  鐵基催化劑催化臭氧 公眾號,歡迎訂閱.

標簽:催化臭氧(4)反應器(2)催化劑填料(1)溶解率(1)


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