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首页 > 臭氧知识 > 臭氧应用 > 催化臭氧化工艺核心 — 催化剂填料与反应器
2022-06-08    来源:http://www.o3test.com/   浏览量:    
  “催化剂填料”这一名词,在化工行业有见,但不常用。催化剂的功能是加速反应,属化学学科概念;填料的功能是为传质和反应提供场所,属化工学科概念。在催化臭氧化过程中, •OH产生于臭氧在催化剂表面的分解,因此填料性质很重要;更为关键的是:•OH寿命只有纳秒级,不可能行程很远去攻击有机物分子,就是说:由催化剂界面构成、水可流动的孔隙孔径须很小,因此比一般化工填料要求更高;故在工艺中应强调催化剂填料。这一问题,我们在《中国给水排水》期刊上发表文章做过探讨。
 
    反应器概念的重要性不言而喻。废水深度处理催化臭氧化反应器中,影响臭氧化反应的多相变化有:气相臭氧向液相溶解;气泡上浮,及水流动;臭氧在气相分解,及在液相的无效分解和在催化剂区的有效分解。可概称:一相溶解、二相流动、三种分解。如图:
 
    臭氧气、液相浓度变化,取决于溶解和分解速率。一般工况下,速率快慢为:
 
    溶解 > 液相有效分解 > 液相无效分解 > 气相分解
 
    要弄清•OH产生规律、实现反应器 很优化,必须研究臭氧溶解和三种分解动力学,仍需大量研究。
 
    臭氧气相衰减:我们曾过分地重视反应器臭氧尾气问题,理论和实践均证明,此问题并非要害。首先要定义一概念 — 气程时间:气泡从池底布气器出口上浮到池水面所需时间。设气相中臭氧的溶解和分解均符合一级动力学方程,速率以半衰期表示,若两者综合效应半衰期为300s (5min) (实际应更快),当微气泡曝气、气液逆向流时,可以推导出反应器尾气中臭氧残余量极少。这也是那篇文章的贡献。
 
    臭氧液相溶解与衰减:影响因素相互交叉,比较复杂。如紊动,既可增强溶解、又可强化衰减,而衰减包括有效分解和无解分解。三过程对反应器工况影响巨大,简单地想象一下:若溶解慢,大部分臭氧被气泡携带,则在池上部的分布多;若溶解快,大部分臭氧被水流携带,若气液逆向流,则在池下部的分布多。若无效分解比有效分解慢得多,催化剂填料高度小些也问题不大;若两种分解速率差不多,催化剂填料不仅高度要大,而且在池中位置影响很大。因此,反应器的优化,包括:臭氧布气器形式(气泡大小)、是否气液逆向流、催化剂区域高度和位置等,都依赖于臭氧溶解与分解动力学的建立。

  文章来源:马鲁铭教授  铁基催化剂催化臭氧 公众号,欢迎订阅.

标签:反应器(2)催化臭氧(3)催化剂填料(1)溶解率(1)


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