Az ózon alkalmazása szennyvíztisztításban

A mai környezetvédelmi ok felerősödő hullámában a szennyvízkezelés, mint az ökológiai környezet védelmének döntő része, folyamatosan feltárja az innovatív technológiákat. Az ózon, egyedülálló tulajdonságaival, jelentős szerepet játszik a szennyvízkezelés területén.

Az ózonnak (ozonnak) világoskék a megjelenése, különleges szaga és egyedi molekuláris szerkezete van. Oxidálóereje messze meghaladja a közönséges oxigénét. Iparilag az ózont gyakran a dielektromos korlátos kisülési módszerrel állítják elő, amely nagyfeszültségű váltakozó áramot használ az oxigénmolekulák rekombinációjának sürgetésére, így ózont generálva.

Figyelemre méltó az ózon hatékonysága a szennyvízkezelésben. Először is, a sterilizálás és a fertőtlenítés szempontjából nagy számú kórokozó mikroorganizmus, például a szennyvízben leselkedő baktériumok és vírusok, amelyek folyamatosan veszélyeztetik a víz környezetét és az emberi egészséget. Erős áthatolhatóságával az ózon áttörhet a mikroorganizmusok sejtfalán, közvetlenül a legfontosabb biomakromolekulákat, például az enzimeket és a nukleinsavakat célozhatja meg a sejtek belsejében, elpusztíthatja a szerkezetüket és funkcióikat, és azonnal, hogy a mikroorganizmusok inaktív, elérve a hatékony sterilizálás. A hagyományos klórfertőtlenítéssel összehasonlítva az ózon nem termel káros klórozott szerves vegyületeket, biztosítva a víz minőségének biztonságát.

A megszíneződés szempontjából a nyomtatástól és festéstől, a papírkészítésből stb. származó ipari szennyvizek gyakran mélyszínű, és nagyszámú, alig lebomló színű szerves anyagot tartalmaznak. Az ózon erős oxidáló tulajdonságát a színes csoportok "megtámadására" használja fel, oxidatív módon elbontja a komplex kromogén struktúrákat és színtelen vagy világos színű kis molekulákká alakítja őket, hatékonyan javítja a látvány minőségét a szennyvíz, és a decolorization hatás meglehetősen figyelemre méltó.

A deodorizációs funkciója egyformán kiemelkedő. A szennyvízi növények sajátos illata főleg kén tartalmú vegyületekből, nitrogéntartalmú vegyületekből és illékony szerves anyagokból származik. Amikor az ózon találkozik velük, gyorsan oxidációs reakcióra megy keresztül, ezeknek a kóros anyagoknak szagtalan vagy alacsony szagküszöbű anyagokká alakul, megtisztítja a levegőt a forrásból és javítja a környező környezetet.

Ezenkívül a szennyvízben lévő szerves szennyező anyagok esetében az ózon először közvetlenül oxidálja egyes szerves anyagokat, szétosztani őket szén-dioxiddá, vízzé és kis molekuláris szerves savakká. Ugyanakkor szabadgyök reakciót indít a hidroxilgyökök előállítására, mélyen mineralizálva a alig lebomló szerves anyagokat és javítva a szennyvíz biológiai lebomlását, megalapozva a későbbi biológiai kezelési folyamatokat.

Azonban, miután az ózon befejezi küldetését tisztító szennyvíz, ha a maradék ózon nem megfelelően kezelik, ez sok hátrányt hoz. Egyrészt a víztestekben lévő maradék ózon oxidatív stresszt okoz a vízi szervezetekben és károsítja a vízi ökoszisztémát. Másrészt, amikor a levegőbe menekül, irritálja az emberi légúti és más szövetek nyálkahártyáját, veszélyeztetve az egészséget.

Különböző módszerek vannak a maradék ózon kezelésére. A természetes bomlás viszonylag lassú, és nagyban befolyásolja a környezeti tényezők, így alkalmatlan a nagyüzemi szennyvíztisztító üzemek. Bár a kémiai redukciós módszer gyorsan reagál, a vegyi anyagok folyamatos adagolását igényli, ami magas költségeket eredményez és könnyen új sószennyezést vezet be. A termikus bomlási módszer hatalmas mennyiségű energiát fogyaszt, a berendezések beruházási és üzemeltetési költsége pedig túlzott.

Összehasonlításképpen a maradék ózon katalitikus bomlása nyilvánvaló előnyökkel bír. A katalizátoroknak több gyakori típusa is létezik: a fém-oxid katalizátorok, mint a mangán-dioxid és a réz-oxid bőséges felületaktív helyekkel rendelkeznek, amelyek az ózonmolekulákat adszorbálhatnak. Az elektronátvitel révén az ózonmolekulán belüli o-o kötés meggyengül, ami az oxigénre bomlását idézi elő, és a nanostrukturált fémoxidok katalitikus aktivitása még jobb. A nemesfém katalizátorok, mint a palládium és a platina rendkívül nagy katalitikus hatékonysággal rendelkeznek, és könnyen adszorbeálhatnak és aktiválhatnak az ózont, de költségeik rendkívül magasak, korlátozva az alkalmazásukat. Az aktív szén katalizátorok sokféle forrással rendelkeznek és megfizethető, mind fizikai adszorpciós, mind kémiai katalitikus funkciókkal rendelkeznek, teljesítményük mo után tovább javíthatóDifikáció.

A fém-oxid katalizátorokat példaként véve a katalitikus folyamat során az ózonmolekulákat a katalizátor felszínén lévő aktív helyek rögzítik, adszorbeált állapotot képezve. Ezt követően a fémionok és az ózonmolekulák között elektronátvitel következik be, emiatt az o-o kötés megtörve aktív oxigénfajokat generál, és végül oxigénbe egyesül.

Gyakorlati alkalmazásokban gyakran alkalmaznak fixágyas reaktorokat vagy fluidizált ágyú reaktorokat. A rögzített ágyú reaktor egyszerű szerkezettel rendelkezik, és kényelmesen működtethető. A katalizátor nem könnyen elveszett, de hajlamos a eltömődésre, és rendszeres hátulmosást igényel. A fluidizált ágyú reaktor nagy tömegű és hőátviteli hatékonysággal rendelkezik, és a katalizátor regenerációja kényelmes. Azonban nagy felszerelést igényel, és a katalizátor gyorsan elkopik. A működés során az olyan paramétereket, mint az ózonkoncentráció, a víz áramlási sebessége és a hőmérséklet valós időben kell nyomon követni, és a reaktor körülményeit rugalmasan kell beállítani az influent víz minőségének és az ózonadagnak megfelelően, hogy a maradék ózon megfeleljen a kisülési előírásoknak.

Tekintettel előre, az anyagtudomány, az ózon és a kapcsolódó kezelési technológiák fejlődésével biztosan tovább optimalizálhatók, erősebb lendületet fecskendezik a szennyvízkezelésbe, és elősegítik az ökológiai környezetet az új magasságok elérésében.