اکسیدانت کاتالیتیک اوزون: یک دستیار جادویی برای تصفیه فاضلاب

در صحنه بزرگ تصفیه فاضلاب، اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون یک "بازیگر ستاره" هستند. امروز، بیایید در مورد اینکه چه نوع خدایی است صحبت کنیم، نقاط قوت آن چیست،و در آینده به چه جهت توسعه خواهد یافت.
 
1، طبقه بندی اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون
 
به عبارت ساده، اکسیدان های کاتالیزاسیون اوزون را می توان به دو دسته تقسیم کرد: کاتالیزورهای همگن و کاتالیزورهای ناهمگن.
 
اجازه دهید ابتدا درباره کاتالیزورهای همگن صحبت کنیم. آنها عمدتا از اثر کاتالیزاسیون یون های فلزی در محلول استفاده می کنند، مانند یون های منگنز، یون های آهن، یون های کوبالت و غیره.این یون های فلزی می توانند تجزیه اوزون را تسریع کنند و رادیکال های هیدروکسیلی با خواص اکسید کننده قوی تولید کننداما مشکل بزرگی دارد، که این مشکل در بازیابی یون های فلزی است، که گسترش و استفاده گسترده آن را محدود می کند.
کاتالیزورهای ناهمگن عمدتاً از فلزات جامد، اکسید فلز یا فلزات یا اکسید فلز که بر روی حامل پشتیبانی می شوند تشکیل شده اند. اکسید فلز رایج شامل اکسید آلومینیوم، دی اکسید تیتانیوم،دی اکسید منگنزمواد نوع بار مانند مس و تیتانیوم روی حامل هایی مانند آلومینا و دی اکسید تیتانیوم بارگذاری می شوند. کاتالیزورهای ناهمگن می توانند به راحتی از آب جدا شوند.با آلودگی ثانویه کمتر و یک فرآیند ساده درمان، پس امروزه در مهندسی به طور گسترده ای استفاده می شوند.
 
2, اجزای اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون
 
ترکیب انواع مختلف اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون نیز متفاوت است. در کاتالیزورهای ناهمگن، حامل های رایج استفاده شده شامل کربن فعال، آلومینا، دی اکسید تیتانیوم و غیره هستند.کربن فعال نه تنها دارای ظرفیت جذب قوی است، اما همچنین دارای توانایی کاتالیز خاص است. اکسید آلومینیوم دارای ثبات خوب و قدرت مکانیکی بالا است.دی اکسید تیتانیوم عملکرد خوبی در اکسیداسیون کاتالیتیک و کاتالیتیک اوزون نشان داده استمواد فعال به طور کلی فلزات انتقالی و اکسید های آنها مانند مس، منگنز، کوبالت، آهن و غیره هستند.این فلزات و اکسیدهای آنها می توانند به طور موثر تجزیه اوزون را کاتالیز کنند و کارایی اکسیداسیون را بهبود بخشند.

3اصول واکنش اکسیداسیون کاتالیزاسیون اوزون
 
خود اوزون دارای خواص اکسید کننده قوی است، با پتانسیل ردوکس 2.07 eV. فرآیند اکسیداسیون آن به اکسیداسیون مستقیم و اکسیداسیون غیرمستقیم تقسیم می شود.اکسیداسیون مستقیم به واکنش بین مولکول های اوزون و آلاینده ها به طور مستقیم اشاره دارداکسیداسیون غیرمستقیم تجزیه اوزون برای تولید رادیکال های هیدروکسیل است که سپس با آلاینده ها واکنش نشان می دهند.
 
در سیستم اکسیداسیون کاتالیزاسیون اوزون، افزودن کاتالیزور به شدت این فرآیند را افزایش می دهد. فرآیند اکسیداسیون کاتالیزاسیون ناهمگن به طور کلی شامل سه مرحله است:اولین مرحله این است که اوزون به مرحله مایع حل می شود.، توسط کاتالیزور جذب و فعال می شود و رادیکال های هیدروکسیل را تولید می کند. مرحله دوم این است که کاتالیزور آلاینده های آلی را به سطح جذب می کند و کلرهای سطحی را تشکیل می دهد.مرحله سوم واکنش اکسیداسیون بین رادیکال های هیدروکسیل و کلرهای سطحی است.، که آلاینده های آلی را تخریب می کند.
 
به عنوان مثال، در هنگام تصفیه آب های فاضلاب حاوی ترکیبات آلی، اوزون تحت اثر کاتالیزورها تعداد زیادی رادیکال های هیدروکسیلی تولید می کند.حمله به مولکول های آلی و اکسید کردن و تجزیه ترکیبات آلی بزرگ به مولکول های کوچک، حتی به طور مستقیم آنها را به دی اکسید کربن و آب اکسید می کند.
4اثربخشی استفاده از اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون
 
1• بهبود قابلیت تجزیه زیست آب فاضلاب: برای ترکیبات آلی که تجزیه آنها دشوار است، اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون می توانند برخی از مولکول های چرخه ای یا زنجیره طولانی خود را به مولکول های کوچک بشکنند.باعث می شود که درمان بیوشیمیایی بعدی راحت تر باشد.به عنوان مثال، در درمان آب های فاضلاب چاپ و رنگ آمیزی،ماکرومولکول های رنگ که در ابتدا تجزیه شدن آنها دشوار بود، پس از اکسیداسیون کاتالیستی اوزون، به راحتی توسط میکروارگانیسم ها تجزیه می شوند.، به طور قابل توجهی قابلیت تجزیه زیستی آنها را بهبود می بخشد.
 
2• غلظت آلاینده را کاهش می دهد: می تواند مواد آلی را که به راحتی تجزیه می شوند به دی اکسید کربن و آب اکسید کند.کاهش موثر شاخص هایی مانند تقاضای اکسیژن شیمیایی (COD) و کل کربن آلی (TOC) در فاضلابداده ها نشان می دهد که در هنگام تصفیه برخی از فاضلاب صنعتی، استفاده از اکسیدان های کاتالیتیک اوزون می تواند نرخ حذف COD را بیش از 60٪ به دست آورد.
 
3. رنگ زدایی و عطر زدایی: همچنین برای فاضلاب با رنگ و بوی موثر است. مانند لیچات زباله، سیاه و بویایی دارد. پس از درمان اکسیداسیون کاتالیزاسیون اوزون،رنگ و بوی آن به طور قابل توجهی بهبود می یابد.

5جهت توسعه آینده اکسیدان های کاتالیز کننده اوزون

1توسعه کاتالیزورهای با عملکرد بالا: در آینده تلاش هایی برای بهبود فعالیت کاتالیزورها، ثبات و انتخابی آنها انجام خواهد شد.با استفاده از فناوری نانو برای آماده سازی کاتالیزورهای نانو، افزایش سطح خاص و بهبود فعالیت کاتالیزاسیون؛ یا توسعه کاتالیزورهای ترکیبی که چندین ماده فعال را با هم ترکیب می کنند تا اثرات همبستگی را به دست آورند.

2گسترش زمینه های کاربرد: علاوه بر تصفیه فاضلاب، اکتشافات بیشتری در زمینه هایی مانند تصفیه آب آشامیدنی و تصفیه هوا نیز انجام خواهد شد.حذف آلودگی های آلی از آب آشامیدنی و تصفیه هوای آلوده به اوزون.

3ترکیب با سایر فن آوری ها: ترکیب با تکنولوژی درمان بیولوژیکی، تکنولوژی جدایی غشا و غیره برای بهبود بیشتر بهره وری درمان و کاهش هزینه ها. به عنوان مثال،ترکیبی از اکسیداسیون کاتالیزاسیون اوزون و فیلتر گازی بیولوژیکی (BAF) می تواند ابتدا از اکسیداسیون کاتالیزاسیون اوزون برای تجزیه مواد ارگانیک سرکش استفاده کند.، و سپس از BAF برای درمان بیولوژیکی استفاده کنید، که می تواند اثر تصفیه آب بهتر را به دست آورد.