“催化劑填料”這一名詞，在化工行業(yè)有見(jiàn)，但不常用。催化劑的功能是加速反應，屬化學(xué)學(xué)科概念；填料的功能是為傳質(zhì)和反應提供場(chǎng)所，屬化工學(xué)科概念。在催化臭氧化過(guò)程中， •OH產(chǎn)生于臭氧在催化劑表面的分解，因此填料性質(zhì)很重要；更為關(guān)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(shuō)：由催化劑界面構成、水可流動(dòng)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(wèn)題，我們在《中國給水排水》期刊上發(fā)表文章做過(guò)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(dòng)；臭氧在氣相分解，及在液相的無(wú)效分解和在催化劑區的有效分解?？筛欧Q(chēng)：一相溶解、二相流動(dòng)、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(wú)效分解 > 氣相分解

 

    要弄清•OH產(chǎn)生規律、實(shí)現反應器 很優(yōu)化，必須研究臭氧溶解和三種分解動(dòng)力學(xué)，仍需大量研究。

 

    臭氧氣相衰減：我們曾過(guò)分地重視反應器臭氧尾氣問(wèn)題，理論和實(shí)踐均證明，此問(wèn)題并非要害。首先要定義一概念 — 氣程時(shí)間：氣泡從池底布氣器出口上浮到池水面所需時(shí)間。設氣相中臭氧的溶解和分解均符合一級動(dòng)力學(xué)方程，速率以半衰期表示，若兩者綜合效應半衰期為300s (5min) （實(shí)際應更快），當微氣泡曝氣、氣液逆向流時(shí)，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(dòng)，既可增強溶解、又可強化衰減，而衰減包括有效分解和無(wú)解分解。三過(guò)程對反應器工況影響巨大，簡(jiǎn)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(wú)效分解比有效分解慢得多，催化劑填料高度小些也問(wèn)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(yōu)化，包括：臭氧布氣器形式（氣泡大?。?、是否氣液逆向流、催化劑區域高度和位置等，都依賴(lài)于臭氧溶解與分解動(dòng)力學(xué)的建立。

  文章來(lái)源：馬魯銘教授  鐵基催化劑催化臭氧 公眾號，歡迎訂閱.