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 臭氧催化氧化
 
        臭氧是一种具有强氧化性的物质,其对水中有机物的氧化过程可 分为直接氧化和间接氧化,直接氧化是臭氧与水中有机物直接反应生  成羧酸等简单有机物或直接氧化生成二氧化碳和水的过程,这类反应  一般发生在溶液呈酸性(尤其是 pH<4)的反应体系,或溶液中存在大量碳酸盐等自由基反应链终止剂的反应体系。在直接氧化反应的条  件下,臭氧与含有双键等不饱和化合物以及带有供电子取代基的芳香  族化合物反应速度较快,属于传质控制的化学反应,臭氧与烯烃或苯  酚的反应即属此类;但是,饱和的有机物及酚羟基以外的其他有机物  与臭氧的直接反应速度却很慢,属于反应速度控制的化学反应。
        当水中存在大量 OH、H2O2/HO2、Fe2+、紫外线等自由基激发剂或促进剂时,臭氧与水中有机物的氧化反应与直接氧化反应的机理截然不同,在自由基激发剂及促进剂的作用下,臭氧使反应体系中产生大量的羟基自由基,羟基自由基会发生链式反应产生更多的活性自由  基,大量的活性自由基与有机物的反应速度接近于传质扩散速度,也属于传质控制的化学反
        应正是由于自由基激发剂或自由基促进剂的存在,是臭氧反应体系产生了大量的羟基自由基,羟基自由基的链式反应促使臭氧氧化体系对水中有机物有很强的去除能力。


图3.1 臭氧发生器
 
        臭氧催化氧化技术是近年发展起来的一种在常温、常压下降解难以被臭氧单独氧化的有机物的高级氧化技术,这种技术是在催化剂存在的条件下,使臭氧更容易产生羟基自由基:能将难分解的醇、酮、有机酸和脂类物质继续氧化分解,对有机污染物氧化更加彻底,去除效率高。目前,在废水处理方面有广泛的应用,取得较好的去除效果。该技术的特点是氧化剂在最新研制的高氧化活性及高稳定催化剂的作用下,达到多相催化氧化的目的,有效的降解废水中的难降解污染物质。
 

图3.
2催化剂
 
        永磁高级催化氧化技术,主要采用永磁磁场理论,对污水中水分子、有机物分子、离子氛的团簇结构进行磁化作用,打破原先污水中各个微观形态体的团簇结构,打破了水分子与有机物分子及离子的水合、缔合效应,改变了污水的物理、化学、分子力学等性能,表现为:
        污水中水分子团簇变小、张力变大粘性变小、渗透性增加、流动性变好,有利于气相分子的溶解。
        污水中有机物、离子与水分子的缔合分子团簇变小、有机物分子与氧化剂接触更容易,同时极性有机物分子被拉长、有机物分子对外电荷重新分布、有利于下一步与氧化剂的反应。
        减小了有机物分子、离子在固相催化剂表面的吸附能力,提高了固相催化的界面反应效率。
        永磁模块、文丘里射流器以及催化剂示意如下图所示:
 

3.3 永磁模块原理


图3.4 高效溶气装置

        永磁高级催化氧化系统,在射流泵出口管道上设置高效催化投加装置,装置内设有内置8000GS永磁模块、文丘理射流器、倒流防止器、ORP、电解催化装置、涡街流量计、压力变送器、电动调节阀、PLC自反馈系统,高效投加装置的作用如下:
        1、通过永磁模块的作用改变水分子的团簇结构使其改性成溶解性及分子运动更强的小分子水,大大的增加了臭氧的溶解特性及反应特性。
        2、专业设计的文丘里射流器实现臭氧的气液传质,臭氧的溶气效率可达95%以上。
        3、电解催化装置,内设阴阳两极,两极间的氧化还原电位1.2ev,通过此氧化还原电位促进臭氧羟基自由基的转换率。
        通过高效催化投加装置后的臭氧和水的混合液,由增效喷嘴进入专业设计的气水分配滤砖均匀进入贵重金属的催化剂层,催化剂表面具有外墙电位,有效的激发产生羟基自由基,羟基自有基的氧化还原电位为E0=2.8ev,在如此高的氧化电位的作用下大部分难降解的有机物发生断链反应形成短链的有机物或直接被氧化至CO2和H2O,最终出水可达设计排放标准。永磁高级催化氧化系统的工艺流程如下所示:
 


图3.5 臭氧催化氧化工艺流程图

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