Technologia katalitycznego utleniania ozonem to zaawansowana technologia utleniania, która wykorzystuje katalizatory do generowania wolnych grup hydroksylowych w celu zwiększenia degradacji ogniotrwałej materii organicznej w wodzie. Jego możliwości redukcji emisji dwutlenku węgla i odbarwiania są znacznie wyższe niż w przypadku zwykłego utleniania ozonem. Charakteryzuje się wysoką wydajnością degradacji i przyjaznością dla środowiska, a jego koszt jest również niższy niż proste utlenianie ozonem, które stopniowo przyciąga uwagę i staje się jednym z gorących punktów badawczych oraz ma dobre perspektywy zastosowania w dziedzinie zaawansowanego oczyszczania ścieków przemysłowych.
Co to jest katalizator ozonowy Definicja katalizatora
Technologię ozonowania katalitycznego można podzielić na jednorodne utlenianie katalityczne ozonem przy użyciu jonów metali i nadtlenku wodoru jako katalizatorów oraz przy użyciu stałego metalu, tlenku metalu lub metalu lub tlenku metalu załadowanego na nośnik zgodnie z różnymi stanami fazowymi zastosowanych katalizatorów. Katalizator heterogeniczny, katalityczne utlenianie ozonu. Homogeniczne katalizatory ozonowe mają równomierny rozkład i wysoką aktywność katalityczną, ale są trudne do recyklingu i łatwo powodują wtórne zanieczyszczenia. Dlatego większość badaczy poświęciła większą uwagę heterogenicznym katalizatorom ozonowym, które nadają się do recyklingu, są ekonomiczne i przyjazne dla środowiska. W heterogenicznym utlenianiu katalitycznym ozonem katalizator występuje w stanie stałym i jest otrzymywany przez załadowanie aktywnych składników o właściwościach katalitycznych na nośnik katalizatora. Składnik aktywny ma działanie katalityczne, a nośnik katalizatora ma działanie adsorpcyjne. Składniki aktywne dzielą się głównie na trzy kategorie: pierwiastki metali szlachetnych, tanie pierwiastki metali przejściowych (Mn, Fe, Cu itp.) i występujące w dużych ilościach pierwiastki ziem rzadkich (Ce, La itp.). Zastosowanie metali szlachetnych jest ograniczone ze względu na ich wysoką cenę. Obecnie stosuje się głównie te tanie. Metale przejściowe i ich tlenki.
Proces otrzymywania katalizatora ozonowego
Metoda produkcji heterogenicznych katalizatorów ozonowych stosowana obecnie do oczyszczania ścieków ogniotrwałych zazwyczaj obejmuje metodę mieszania mechanicznego, metodę impregnacji, metodę wytrącania i metodę topienia na gorąco. Wśród nich metoda mieszania mechanicznego z wykorzystaniem stałego tlenku metalu ma tę zaletę, że jest prosta w obsłudze i nadaje się do produkcji seryjnej na dużą skalę. Ponieważ heterogeniczne katalizatory ozonowe na ogół zawierają metale przejściowe i metale ziem rzadkich jako katalitycznie aktywne składniki na nośniku, zawartość ich katalitycznie aktywnych składników i liczba miejsc aktywnych są kluczem do określenia jego wydajności katalitycznej.
Sytuacja rynkowa katalizatorów ozonowych na rynku
Obecnie istnieje wiele rodzajów katalizatorów heterogenicznych, ale efekty katalityczne są nierównomierne w praktycznych zastosowaniach. Większość katalizatorów ozonowych dostępnych na rynku występuje w postaci proszków i granulek, co może powodować zwiększoną odporność złoża, gorsze przenoszenie ciepła, straty podczas przenoszenia katalizatora, wysokie koszty obróbki katalizatora, trudności w recyklingu i wtórne zanieczyszczenia, co ogranicza ich zastosowanie. Zastosowania w zakresie zaawansowanego oczyszczania w oczyszczalniach ścieków oraz bezpośrednie zastosowania w przemyśle. Tylko nadając proszkowi katalizatora odpowiedni kształt, wytrzymałość na ściskanie i odporność na zużycie, można go lepiej wykorzystać w rzeczywistym przemyśle. W procesie heterogenicznego katalitycznego utleniania ścieków ozonem, obecnymi przemysłowymi heterogenicznymi katalizatorami ozonowymi są głównie kuliste cząstki stałe o średnicy od 2 do 5 mm, a gęstość katalizatora jest znacznie większa niż woda. W celu poprawy przenoszenia masy pomiędzy fazą gazową, ciekłą i stałą wymagana jest wymuszona cyrkulacja cieczy. Fluidyzacja cząstek katalizatora pochłania energię i zwiększa koszty operacyjne technologii ozonowej. Jeśli można opracować katalizator ozonowy o gęstości zbliżonej do wody, katalizator stały można poddać fluidyzacji, zapewniając mniejszą moc, co znacznie obniży koszty eksploatacji ścieków.
Udoskonalenia techniczne katalizatora ozonowego
Zespół naukowo-technologiczny badawczo-rozwojowy połączył odpowiednie badania, aby opracować katalityczny mechanizm ozonowy wykorzystujący różne grupy alkaliczne na powierzchni węgla aktywnego jako miejsca aktywne. Węgiel aktywny ma dużą powierzchnię właściwą i liczne grupy funkcyjne na swojej powierzchni. Grupy te działają nie tylko jako inicjatory ·OH w mechanizmie reakcji łańcuchowej, ale służą także jako miejsca adsorpcji materii organicznej w celu przyspieszenia procesu przenoszenia masy. Organiczne połączenie obciążonego metalu i nośnika węgla zwiększa wytrzymałość fizyczną, zmniejsza zużycie katalizatora podczas procesu tarcia gazu/cieczy i zderzenia cząstek oraz w największym stopniu utrzymuje integralność strukturalną. Dlatego ten typ katalizatora ma dużą wartość promocyjną.
