“催化劑填料”這一名詞，在化工行業有見，但不常用。催化劑的功能是加速反應，屬化學學科概念；填料的功能是為傳質和反應提供場所，屬化工學科概念。在催化臭氧化過程中， •OH產生于臭氧在催化劑表面的分解，因此填料性質很重要；更為關鍵的是：•OH壽命只有納秒級，不可能行程很遠去攻擊有機物分子，就是說：由催化劑界面構成、水可流動的孔隙孔徑須很小，因此比一般化工填料要求更高；故在工藝中應強調催化劑填料。這一問題，我們在《中國給水排水》期刊上發表文章做過探討。

 

    反應器概念的重要性不言而喻。廢水深度處理催化臭氧化反應器中，影響臭氧化反應的多相變化有：氣相臭氧向液相溶解；氣泡上浮，及水流動；臭氧在氣相分解，及在液相的無效分解和在催化劑區的有效分解。可概稱：一相溶解、二相流動、三種分解。如圖：

 

    臭氧氣、液相濃度變化，取決于溶解和分解速率。一般工況下，速率快慢為：

 

    溶解 > 液相有效分解 > 液相無效分解 > 氣相分解

 

    要弄清•OH產生規律、實現反應器 很優化，必須研究臭氧溶解和三種分解動力學，仍需大量研究。

 

    臭氧氣相衰減：我們曾過分地重視反應器臭氧尾氣問題，理論和實踐均證明，此問題并非要害。首先要定義一概念 — 氣程時間：氣泡從池底布氣器出口上浮到池水面所需時間。設氣相中臭氧的溶解和分解均符合一級動力學方程，速率以半衰期表示，若兩者綜合效應半衰期為300s (5min) （實際應更快），當微氣泡曝氣、氣液逆向流時，可以推導出反應器尾氣中臭氧殘余量極少。這也是那篇文章的貢獻。

 

    臭氧液相溶解與衰減：影響因素相互交叉，比較復雜。如紊動，既可增強溶解、又可強化衰減，而衰減包括有效分解和無解分解。三過程對反應器工況影響巨大，簡單地想象一下：若溶解慢，大部分臭氧被氣泡攜帶，則在池上部的分布多；若溶解快，大部分臭氧被水流攜帶，若氣液逆向流，則在池下部的分布多。若無效分解比有效分解慢得多，催化劑填料高度小些也問題不大；若兩種分解速率差不多，催化劑填料不僅高度要大，而且在池中位置影響很大。因此，反應器的優化，包括：臭氧布氣器形式（氣泡大小）、是否氣液逆向流、催化劑區域高度和位置等，都依賴于臭氧溶解與分解動力學的建立。

  文章來源：馬魯銘教授  鐵基催化劑催化臭氧 公眾號，歡迎訂閱.