臭氧产品
首页 > 臭氧知识 > 臭氧应用 > 马鲁铭 :铁基臭氧催化剂整砌填料的内容与形式
2022-08-05    来源:http://www.o3test.com/   浏览量:    
马鲁铭 :铁基臭氧催化剂整砌填料的内容与形式
      本文来自马鲁铭教授 铁基催化剂催化臭氧公众号
      有位细心工程师找到我询问:他已核过价格,整砌填料的外包装占全部成本的比例显著,为什么不能省去外包装呢?其实,这个问题也曾困扰过我团队,随着工程实践,现在大家都明白了。
      对于砼结构的催化臭氧化反应池,我们设计并制备了单元化铁基催化剂整砌填料。外部特征为一个不锈钢矩形外筐,比较美观;内部为“横七竖八”铁刨花构成的“沙琪玛”,一身“黄锈”,比较难看。“货卖一张皮”,是不是这只不锈钢的外包装,就是为了好卖?真的不是,作为技术发明者肯定想把制造成本降至最低!问题关键:不锈钢外筐构成整砌填料不可分割部分,是功能性包装。打个比喻:罐装鲜啤酒,很可能易拉罐比鲜啤酒成本更高,顾客购买时会要求省去易拉罐吗?
      我们的铁基催化剂与其他催化剂不同,不是通过“浸渍”、“烧结”等工序制备的;而是通过在液相中迅速氧化,使铁刨花表面形成致密γ-FeOOH膜(当然是相对的,详见XPS蚀刻表征图,表面以Fe(III)为主),成为臭氧分解的催化层;同时,它又是内部Fe(0)氧化的钝化层。这种制备方法优点:一是工艺简单,一步完成;二是表面主要成份为γ-FeOOH,催化臭氧效果好。而烧结方法,表面不会形成过渡金属羟基化物(Me-OH),理论认为:表面羟基(-OH)才是催化臭氧的有效官能团。
      不论是烧结法还是表面改性法,催化剂仅在填料(担体)表面薄薄的一层,不耐摩擦。因此,散装填料(如数毫米的颗粒担体)在运输和反冲洗过程中,表面易损伤。而我们的整砌填料是“沙琪玛”状,不会形成表面摩擦,这是整砌化填料最大的优点。
      确定了整砌填料形式,就要追求比表面积最大化,当然这个表面是供传质和反应的,不包括“死空穴”面积。一种准确表述:构成“微通道”的比表面积才是有效比表面积。我们通过实验,找出了堆积密度与有效比表面积的关系曲线,就是下图中红色的“风阻抛物线”。这表明:当堆积密度大于一定值后,有效比表面积迅速下降,内部“通道”急速关门,变成了“死空穴”。
      综合考虑,工程上采用的堆积密度值小于最大值一截,实用整砌填料有效比表面积可达3500M2/M3(而我们承诺值远远保守)。
 
      由于堆积密度较大,制备整砌填料要用油压机械等;且将铁刨花一次均匀压缩到1米高度是困难的,一般须分块多次压缩;铁刨花也没有粘性,不可能压缩成棱角分明的矩形;因此使用外筐,加工成内部密度均匀、形状规则的整砌填料是必要的。这里要强调水平截面铁刨花密度均匀的重要性:由于反应器(反应池分割而成)流型是竖流式的,尽管该填料水流阻力不大,但布水的不均匀程度取决于水流截面阻力的不均匀程度。一个外筐,上下都有筛板,内部是自由流场;而每个外筐均放置于反应器横梁上,筐与筐之间水流不能窜流(壁隔离)。这些措施,都对整个反应器均匀布水发挥重要作用。若不做成单元化整砌填料,根本无法实现。
      通常反应池水深6米甚至更深;规范规定池体必须是密封的,池顶盖板只能设人孔。故外筐不能太高,否则影响吊装,二层以上的安装方式是必然选择。问题来了:当上、下外筐筛板与筛板紧贴,若上、下两孔完全对中,水流尚凑合;若上、下两孔不完全对中,将造成短流、甚至断流;总之,两筛板紧贴问题很大。因此,我们在外筐上设计了0.2米高的镂空层(见照片,不填催化剂)。它在反应器运行时功能是“二次配水”;在运输、吊装过程中作用很大 — 方便使用叉车和缆绳(如照片显示)。
      制备过程:先压缩铁刨花,均匀充填外筐;然后铁刨花表面改性,清洗外筐。应该看到,我们制备整砌填料的方法实际上拣到了大“便宜”:厚度很小、螺旋状的铁刨花,压缩性好,具有较高强度,作为填料原料属性优秀,且是“废品”的价钱。否则,若采用特定型钢加工,恐怕制造成本要翻3至5倍。既然如此,外筐制造就甭想再能拣便宜了。
      最后声明:该填料的表面改性方法、整砌填料制备方法、外框形式结构等都已取得专利权。

标签:臭氧催化剂(4)


相关文章:

  • 臭氧高级催化氧化降解盐酸四环素实验2022-09-21
  • 臭氧催化剂投加量对模拟草酸废水COD 去除效果的影响2022-07-11
  • 臭氧高级催化氧化降解盐酸四环素实验2022-09-21
  • 美国2B臭氧检测仪紫外灯的寿命多长2022-09-15
  • 美国2B臭氧检测仪与日本EG-700E检测仪测试现场2022-09-15
  • ppm与ppmv,ppb和ppbv有什么区别2022-09-06
  • 美国2B UV-106-W 型臭氧水监测仪原理2022-09-06
  • 臭氧+UV反应器联合实验结构设计2022-09-02
  • 美国2B 306 型臭氧校准源工作原理2022-08-24
  • 臭氧高级催化氧化小试评价装置2022-08-19
  • 饱和臭氧水浓度为什么只有4mg/L2022-08-17
  • 对臭氧氧化-玉米/ 椰壳炭吸附脱硫脱硝除汞的实验研究2022-08-09
  • 马鲁铭 :铁基臭氧催化剂整砌填料的内容与形式2022-08-05
  • 臭氧发生器产生的腐蚀性硝酸会损坏臭氧检测仪吗2022-07-25
  • 臭氧催化氧化对染料废水去除COD和苯胺的效果研究2022-07-18
  • pH值影响催化臭氧氧化效果的回答2022-07-12
  • 臭氧催化剂投加量对模拟草酸废水COD 去除效果的影响2022-07-11
  • ×
    • 免费电话咨询

    010-82461830