悬浮型反应堆的性能评估和优化,用于异质催化臭氧化

科学领域:

• 环境化学环境化学
• 化学工程是化学工程的重要组成部分.
• 水处理技术水处理技术

背景情况:

• 用于催化臭氧化的传统固定床反应器面临的局限性包括高催化剂要求,臭氧溶解差,和低效的催化剂使用.
• 这些缺点阻碍了催化臭氧化在废水处理中的有效应用.

研究的目的:

• 设计和评估一个新的悬浮催化臭氧化反应堆.
• 为了将其性能与传统的固定床反应堆进行比较,以去除氧化酸.
• 为了研究悬浮反应堆中的动力学和速度限制步骤.

主要方法:

• 使用氧化酸作为模型污染物的悬浮反应堆和固定反应堆的比较.
• 使用了Fe-oxide@Al2O3和Cu-Al层叠的双氧化物 (LDH) 催化剂.
• 开发了一个数学运动模型来分析反应堆性能和确定速度限制步骤.

主要成果:

• 悬浮反应堆的溶解臭氧度 (117-134 mg.L-1) 比固定式反应堆 (53 mg.L-1) 高得多.
• 与固定床反应堆相比,悬浮反应堆的氧化酸去除得到了显著改善 (32%的Fe-oxide@Al2O3,近90%的Cu-Al LDHs) (10%).
• 运动模型确定了臭氧气体相间转移作为悬浮反应堆中速度限制的步骤.

结论:

• 悬浮催化臭氧化反应器在处理表面活性有机化合物方面提供了卓越的性能,这是由于增强的质量转移和催化剂利用.
• 建议进一步优化臭氧气体扩散器设计,以提高悬浮反应堆的效率.
• 这些发现支持悬浮反应堆在工业废水处理中大规模应用的潜力.