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    臭氧高級催化氧化

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     臭氧催化氧化
     
            臭氧是一種具有強氧化性的物質,其對水中有機物的氧化過程可 分為直接氧化和間接氧化,直接氧化是臭氧與水中有機物直接反應生  成羧酸等簡單有機物或直接氧化生成二氧化碳和水的過程,這類反應  一般發生在溶液呈酸性(尤其是 pH<4)的反應體系,或溶液中存在大量碳酸鹽等自由基反應鏈終止劑的反應體系。在直接氧化反應的條  件下,臭氧與含有雙鍵等不飽和化合物以及帶有供電子取代基的芳香  族化合物反應速度較快,屬于傳質控制的化學反應,臭氧與烯烴或苯  酚的反應即屬此類;但是,飽和的有機物及酚羥基以外的其他有機物  與臭氧的直接反應速度卻很慢,屬于反應速度控制的化學反應。
            當水中存在大量 OH、H2O2/HO2、Fe2+、紫外線等自由基激發劑或促進劑時,臭氧與水中有機物的氧化反應與直接氧化反應的機理截然不同,在自由基激發劑及促進劑的作用下,臭氧使反應體系中產生大量的羥基自由基,羥基自由基會發生鏈式反應產生更多的活性自由  基,大量的活性自由基與有機物的反應速度接近于傳質擴散速度,也屬于傳質控制的化學反
            應正是由于自由基激發劑或自由基促進劑的存在,是臭氧反應體系產生了大量的羥基自由基,羥基自由基的鏈式反應促使臭氧氧化體系對水中有機物有很強的去除能力。


    圖3.1 臭氧發生器
     
            臭氧催化氧化技術是近年發展起來的一種在常溫、常壓下降解難以被臭氧單獨氧化的有機物的高級氧化技術,這種技術是在催化劑存在的條件下,使臭氧更容易產生羥基自由基:能將難分解的醇、酮、有機酸和脂類物質繼續氧化分解,對有機污染物氧化更加徹底,去除效率高。目前,在廢水處理方面有廣泛的應用,取得較好的去除效果。該技術的特點是氧化劑在最新研制的高氧化活性及高穩定催化劑的作用下,達到多相催化氧化的目的,有效的降解廢水中的難降解污染物質。
     

    圖3.
    2催化劑
     
            永磁高級催化氧化技術,主要采用永磁磁場理論,對污水中水分子、有機物分子、離子氛的團簇結構進行磁化作用,打破原先污水中各個微觀形態體的團簇結構,打破了水分子與有機物分子及離子的水合、締合效應,改變了污水的物理、化學、分子力學等性能,表現為:
            污水中水分子團簇變小、張力變大粘性變小、滲透性增加、流動性變好,有利于氣相分子的溶解。
            污水中有機物、離子與水分子的締合分子團簇變小、有機物分子與氧化劑接觸更容易,同時極性有機物分子被拉長、有機物分子對外電荷重新分布、有利于下一步與氧化劑的反應。
            減小了有機物分子、離子在固相催化劑表面的吸附能力,提高了固相催化的界面反應效率。
            永磁模塊、文丘里射流器以及催化劑示意如下圖所示:
     

    3.3 永磁模塊原理


    圖3.4 高效溶氣裝置

            永磁高級催化氧化系統,在射流泵出口管道上設置高效催化投加裝置,裝置內設有內置8000GS永磁模塊、文丘理射流器、倒流防止器、ORP、電解催化裝置、渦街流量計、壓力變送器、電動調節閥、PLC自反饋系統,高效投加裝置的作用如下:
            1、通過永磁模塊的作用改變水分子的團簇結構使其改性成溶解性及分子運動更強的小分子水,大大的增加了臭氧的溶解特性及反應特性。
            2、專業設計的文丘里射流器實現臭氧的氣液傳質,臭氧的溶氣效率可達95%以上。
            3、電解催化裝置,內設陰陽兩極,兩極間的氧化還原電位1.2ev,通過此氧化還原電位促進臭氧羥基自由基的轉換率。
            通過高效催化投加裝置后的臭氧和水的混合液,由增效噴嘴進入專業設計的氣水分配濾磚均勻進入貴重金屬的催化劑層,催化劑表面具有外墻電位,有效的激發產生羥基自由基,羥基自有基的氧化還原電位為E0=2.8ev,在如此高的氧化電位的作用下大部分難降解的有機物發生斷鏈反應形成短鏈的有機物或直接被氧化至CO2和H2O,最終出水可達設計排放標準。永磁高級催化氧化系統的工藝流程如下所示:
     


    圖3.5 臭氧催化氧化工藝流程圖

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