Kiek žinote apie ozono katalizatorių?

Ozono katalizinės oksidacijos technologija yra pažangi oksidacijos technologija, kuri naudoja katalizatorius laisvoms hidroksilo grupėms generuoti, kad padidintų ugniai atsparių organinių medžiagų skaidymą vandenyje. Jo anglies redukcijos ir spalvos pašalinimo galimybės yra žymiai didesnės nei paprastos ozono oksidacijos. Jis pasižymi dideliu skilimo efektyvumu ir ekologiškumu, o jo kaina taip pat yra mažesnė nei paprastas ozono oksidavimas pamažu patraukė dėmesį ir tapo vienu iš tyrimų taškų, taip pat turi geras taikymo perspektyvas pažangaus pramoninių nuotekų valymo srityje.

Katalizinio ozonavimo technologija gali būti suskirstyta į homogeninę ozono katalizinę oksidaciją, naudojant metalo jonus ir vandenilio peroksidą kaip katalizatorius ir naudojant kietąjį metalą, metalo oksidą arba metalą arba metalo oksidą, įdėtą ant nešiklio, atsižvelgiant į skirtingas naudojamų katalizatorių fazių būsenas. Katalizatoriaus heterogeninio ozono katalizinė oksidacija. Homogeniniai ozono katalizatoriai turi vienodą pasiskirstymą ir didelį katalizinį aktyvumą, tačiau juos sunku perdirbti ir lengvai sukelti antrinę taršą. Todėl dauguma mokslininkų daugiau dėmesio skyrė heterogeniniams ozono katalizatoriams, kurie yra perdirbami, ekonomiški ir nekenksmingi aplinkai. Heterogeninės ozono katalizinės oksidacijos metu katalizatorius yra kietos būsenos ir gaunamas į katalizatoriaus nešiklį įkraunant aktyvius komponentus, turinčius katalizinę galią. Aktyvus komponentas turi katalizinį poveikį, o katalizatoriaus nešiklis - adsorbcinį poveikį. Aktyvieji komponentai daugiausia skirstomi į tris kategorijas: tauriųjų metalų elementai, pigūs pereinamojo metalo elementai (Mn, Fe, Cu ir kt.) ir gausūs retųjų žemių elementai (Ce, La ir kt.). Tauriųjų metalų naudojimas yra ribotas dėl didelės jų kainos. Šiuo metu daugiausia naudojami pigūs. Pereinamieji metalai ir jų oksidai.

Šiuo metu ugniai atsparių nuotekų valymui naudojamų nevienalyčių ozono katalizatorių gamybos metodas paprastai apima mechaninį maišymo metodą, impregnavimo metodą, nusodinimo metodą ir karšto lydalo metodą. Tarp jų mechaninis maišymo metodas, naudojant kietąjį metalo oksidą, turi paprasto veikimo privalumus ir yra tinkamas didelio masto serijinei gamybai. Kadangi heterogeniniai ozono katalizatoriai paprastai palaiko pereinamuosius metalus ir retųjų žemių metalus kaip kataliziškai aktyvius komponentus ant nešiklio, jo kataliziškai aktyvių komponentų kiekis ir aktyvių vietų skaičius yra raktas į jo katalizinį efektyvumą.

Šiuo metu yra daugybė nevienalyčių katalizatorių tipų, tačiau katalizinis poveikis praktiškai nevienodas. Dauguma rinkoje esančių ozono katalizatorių yra miltelių ir granulių pavidalu, todėl gali padidėti atsparumas sluoksniui, pablogėti šilumos perdavimas, katalizatoriaus pernešimo nuostoliai, didelės katalizatoriaus apdorojimo išlaidos, sunku perdirbti ir antrinė tarša, ribojanti jų naudojimą. Taikymas pažangaus valymo nuotekų valymo įrenginiuose srityje ir tiesioginis pritaikymas pramonėje. Tik formuojant katalizatoriaus miltelius, kad jie turėtų tam tikrą formą, stiprumą gniuždymui ir atsparumą dilimui, jie gali būti geriau naudojami tikroje pramonėje. Heterogeninio ozono katalizinio nuotekų oksidavimo procese dabartiniai pramoniniai heterogeniniai ozono katalizatoriai dažniausiai yra sferinės 2–5 mm kietosios dalelės, o katalizatoriaus tankis yra daug didesnis nei vandens. Siekiant pagerinti masės perdavimą tarp dujų, skysčio ir kietosios fazės, reikalinga priverstinė skysčio cirkuliacija. Katalizatoriaus dalelių suskystinimas sunaudoja energiją ir padidina ozono technologijos eksploatacines sąnaudas. Jei galima sukurti ozono katalizatorių, kurio tankis yra artimas vandens tankiui, kietasis katalizatorius gali būti suskystintas tiekiant mažiau galios, o tai labai sumažins nuotekų eksploatavimo išlaidas.

Mokslo ir technologijų tyrimų ir plėtros komanda sujungė atitinkamus tyrimus, kad sukurtų katalizinį ozono mechanizmą, kuriame kaip aktyviosios vietos naudojamos įvairios šarminės grupės aktyvuotos anglies paviršiuje. Aktyvuota anglis pasižymi dideliu specifiniu paviršiaus plotu ir gausiomis funkcinėmis grupėmis ant jos paviršiaus. Šios grupės veikia ne tik kaip ·OH iniciatoriai grandininės reakcijos mechanizme, bet ir yra organinių medžiagų adsorbcijos vietos, paspartinančios masės perdavimo procesą. Organinis pakrauto metalo ir anglies nešiklio derinys padidina fizinį stiprumą, sumažina katalizatoriaus susidėvėjimą dujų/skysčių trinties ir dalelių susidūrimo proceso metu ir maksimaliai išlaiko konstrukcinį vientisumą. Todėl šio tipo katalizatorius turi didelę reklaminę vertę.