臭氧催化氧化
臭氧是一種具有強(qiáng)氧化性的物質(zhì)，其對水中有機(jī)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(jī)物直接反應(yīng)生 成羧酸等簡單有機(jī)物或直接氧化生成二氧化碳和水的過程，這類反應(yīng) 一般發(fā)生在溶液呈酸性（尤其是 pH<4）的反應(yīng)體系，或溶液中存在大量碳酸鹽等自由基反應(yīng)鏈終止劑的反應(yīng)體系。在直接氧化反應(yīng)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(yīng)速度較快，屬于傳質(zhì)控制的化學(xué)反應(yīng)，臭氧與烯烴或苯 酚的反應(yīng)即屬此類；但是，飽和的有機(jī)物及酚羥基以外的其他有機(jī)物 與臭氧的直接反應(yīng)速度卻很慢，屬于反應(yīng)速度控制的化學(xué)反應(yīng)。
當(dāng)水中存在大量 OH−、H2O2/HO2−、Fe2+、紫外線等自由基激發(fā)劑或促進(jìn)劑時(shí)，臭氧與水中有機(jī)物的氧化反應(yīng)與直接氧化反應(yīng)的機(jī)理截然不同，在自由基激發(fā)劑及促進(jìn)劑的作用下，臭氧使反應(yīng)體系中產(chǎn)生大量的羥基自由基，羥基自由基會發(fā)生鏈?zhǔn)椒磻?yīng)產(chǎn)生更多的活性自由 基，大量的活性自由基與有機(jī)物的反應(yīng)速度接近于傳質(zhì)擴(kuò)散速度，也屬于傳質(zhì)控制的化學(xué)反
應(yīng)正是由于自由基激發(fā)劑或自由基促進(jìn)劑的存在，是臭氧反應(yīng)體系產(chǎn)生了大量的羥基自由基，羥基自由基的鏈?zhǔn)椒磻?yīng)促使臭氧氧化體系對水中有機(jī)物有很強(qiáng)的去除能力。
圖3.1 臭氧發(fā)生器
臭氧催化氧化技術(shù)是近年發(fā)展起來的一種在常溫、常壓下降解難以被臭氧單獨(dú)氧化的有機(jī)物的高級氧化技術(shù)，這種技術(shù)是在催化劑存在的條件下，使臭氧更容易產(chǎn)生羥基自由基：能將難分解的醇、酮、有機(jī)酸和脂類物質(zhì)繼續(xù)氧化分解，對有機(jī)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(yīng)用，取得較好的去除效果。該技術(shù)的特點(diǎn)是氧化劑在最新研制的高氧化活性及高穩(wěn)定催化劑的作用下，達(dá)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(zhì)。
圖3.2催化劑
永磁高級催化氧化技術(shù)，主要采用永磁磁場理論，對污水中水分子、有機(jī)物分子、離子氛的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)進(jìn)行磁化作用，打破原先污水中各個(gè)微觀形態(tài)體的團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，打破了水分子與有機(jī)物分子及離子的水合、締合效應(yīng)，改變了污水的物理、化學(xué)、分子力學(xué)等性能，表現(xiàn)為：
污水中水分子團(tuán)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(jī)物、離子與水分子的締合分子團(tuán)簇變小、有機(jī)物分子與氧化劑接觸更容易，同時(shí)極性有機(jī)物分子被拉長、有機(jī)物分子對外電荷重新分布、有利于下一步與氧化劑的反應(yīng)。
減小了有機(jī)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(yīng)效率。
永磁模塊、文丘里射流器以及催化劑示意如下圖所示：
圖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(tǒng)，在射流泵出口管道上設(shè)置高效催化投加裝置，裝置內(nèi)設(shè)有內(nèi)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(jì)、壓力變送器、電動調(diào)節(jié)閥、PLC自反饋系統(tǒng)，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(tuán)簇結(jié)構(gòu)使其改性成溶解性及分子運(yùn)動更強(qiáng)的小分子水，大大的增加了臭氧的溶解特性及反應(yīng)特性。
2、專業(yè)設(shè)計(jì)的文丘里射流器實(shí)現(xiàn)臭氧的氣液傳質(zhì)，臭氧的溶氣效率可達(dá)95%以上。
3、電解催化裝置，內(nèi)設(shè)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(jìn)臭氧羥基自由基的轉(zhuǎn)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(jìn)入專業(yè)設(shè)計(jì)的氣水分配濾磚均勻進(jìn)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(fā)產(chǎn)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(jī)物發(fā)生斷鏈反應(yīng)形成短鏈的有機(jī)物或直接被氧化至CO2和H2O，最終出水可達(dá)設(shè)計(jì)排放標(biāo)準(zhǔn)。永磁高級催化氧化系統(tǒng)的工藝流程如下所示：
圖3.5 臭氧催化氧化工藝流程圖
