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      1. 臭氧產品
        首頁 > 臭氧知識 > 臭氧應用 > 有關催化臭氧化基礎與應用研究之淺見
        2022-09-26????來源:http://www.5wyt.com/???瀏覽量:????

        前不久,聽了一教授關于活性物種評估方法的學術報告,受益不少,強化了我對催化臭氧化工藝的兩個認識:•OH是主導有機物氧化的主要活性物種;催化臭氧化過程中多種活性物種相互轉化,其過程相當復雜。但催化臭氧化工程應用,缺乏基礎研究有力支撐;基礎與應用研究鏈接不夠緊密,目前仍各唱各戲。


        同林配圖

        1、關于臭氧催化劑“作用域”及•OH反應動力學

        學術界基本共識:•OH壽命僅約10 ns;那么,臭氧催化劑作用域就很小。我曾在多種場合強調這一問題,并嘗試從有機物分子(而不是•OH)熱運動角度估算距離大小,但仍未取得可靠結論。顯然,這一問題不僅對工程實踐、甚至對實驗研究都關系重大。早在2018年我們申請鐵基催化劑單元化填料時就明確闡述了催化劑“作用域”概念,可惜至目前仍未得到學術界和工程界的關注。 很近,文獻中閱讀到類芬頓反應“限域強化”的概念,視角確實相近,很受鼓舞。

        學術界很重視•OH反應動力學,但指導實踐尚遠,且并非易事。常規化學反應動力學研究,反應物在反應前都是穩態物質,而•OH非也;•OH濃度應是單位時間單位體積產生量(這易估算)與其存活時間的乘積,其濃度非常小。若•OH濃度都測不準,我就不理解二級反應動力學常數是如何測定的?除了二級反應動力學模型,是否可以采納更合理的基元反應模型?

        2、關于活性物種及有機物的臭氧化

        多種活性物種相互轉化,大家都有概念,特別是催化臭氧化過程中•OHO2幾乎相互伴隨,故弄清這種轉化歷程對工程實踐意義不大。但有機物臭氧化過程也有活性物種產生,反應的中間產物有機物會影響反應物降解速率(見4月份推送消息);且有機物與自由基的反應一般為鏈式反應,產生的有機物自由基在后續反應中扮演重要角色,其持續降解過程尤為重要,關系到工藝中CODTOC值的降低。因此,高級氧化過程中有機物反應的“斂散性”問題,對指導工程實踐意義較大,但目前這種研究文獻尚少。

        3、臭氧溶解、擴散與催化過程及反應器優化

        可能受物理化學界研究氣態臭氧分解觀點的影響,我對“過渡金屬(羥基)氧化物是催化臭氧分解的催化劑”概念較深,不太認同活性炭(包括碳納米管等)是催化劑(當然不是說它沒用,另論)。應注意:氣相臭氧與液相臭氧在催化劑表面分解形成的活性物種是不同的,很多文獻認為前者并不產生•OH,而是O2。若這樣,臭氧溶解過程對高級氧化機制影響很大。盡管文獻和實踐均證明:臭氧溶解速率很快,反應器尾氣殘余臭氧不成問題;但由此突出了液相臭氧的擴散問題。只有溶解、擴散兩過程動力學問題得出量化結果,才能對反應器中催化劑空間布置及氣液流向進行優化設計, 很大限度地提高•OH生成率,這是我們課題組正在開展的應用研究。但關于氣相與液相臭氧在催化劑表面行為及對高級氧化的影響、臭氧溶解機理機制(氣、液相分子形態,物理、化學溶解性質等),作為催化臭氧化的基礎研究仍很必要。
            文章來源:馬魯銘 鐵基催化劑催化臭氧 公眾號


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