臭氧发生器的鼓泡法

臭氧发生器的鼓泡法
参考资料：/esite/detail177579.htm
臭氧发生器提供的臭氧源能否得到充分应用，是臭氧工程技术人员经常要考虑的问题。

常用的投加方式有：鼓泡法、射流法、涡轮混合法、尼可尼混合法等方式。

鼓泡法
鼓泡法一般有塔式鼓泡和池式鼓泡两种（又称汽 - 液反应器）。

1.塔式鼓泡反应器
设计必须先考虑总工艺之后，才能确定一座气液接触器（反应器）的尺寸。

工艺是间歇的、半间歇的，还是连续的？间歇处理是在接触器内加入反应剂，反应后取出产品的一种加工过程。

这种方法难得用于臭氧化，因为臭氧一般要求连续供应，由此导致考虑半间歇操作。

普通半间歇臭氧化程序是将液体装入反应器，然后连续投加臭氧直到反应完成。

连续处理是将反应剂同时加入和取出。

这种连续臭氧化处理的一个例子是饮水净化，此时臭氧气投加到水中，随水连续流过反应器槽。

选择的气 - 液接触器（反应器），在很大程度上受特定臭氧化反应的动力学和传质之间关系的制约。

这一控制机理表明，在某种程度上该型接触器可以使用。

如果臭氧吸收带有快反应，需要有大的界面面积来促进臭氧传质，所以，可以优先选用填料塔。

当设计一座气液系统时，设计者必须做多种考虑。

这些要考虑的问题包括：气体和液体流量要满足生产规程、传质和化学反应关系；最后，选定一种将以最经济方式进行的气液接触器和操作方法。

在选择气液接触器过程中，需要考察以下一些参数对传质的影响：比界面面积 a ，传质系数 k L ，分散相的溶解度，溶质的扩散系数和分散相储存量。

其他间接影响传质的因素有：分散相表面速度，气泡直径和速度。

1.1 填料塔
填料塔是立罐内装以填料，来分散气流和水流，并促进混合。

用于气体净化的填料塔，通常称作吸收塔，一般以气液逆流方式运行。

从乙醇胺液中吸收二氧化碳和硫化氢便是一例。

某些填料也可以起催化剂作用来促进反应。

当三氧化二铁催化剂用于填料塔内，同惰性填料相比，提高了臭氧氧化酚水溶液的臭氧利用率。

填料塔采用逆流运行，但是带催化的填料塔逆流顺流操作都可以。

在后一种情况下同向升流和同向降流操作都能遇到。

升流可提供较好的气液混合，但会碰到压降较高和流量限制问题。

同向降流以连续气相和分散液相方式通过催化填料，通常称作“滴滤床反应器”。

填料塔可提供大的界面面积，因此，它们适用于受传质控制的反应。

它们不需要大的压降，但在运行范围方面多少有些受限制。

因为液体和气体基本上在同一通道内通过塔填料，对于有效运行来说，液体和气体负荷的范围较窄。

塔内可能发生孤立温度偏离。

1.2 板式塔
板式塔比填料塔更贵，但可提供较宽广的运行范围。

气液逆流，同时液体在每层塔板是重新分配的，由于水流在整个塔高度方向均匀地分布，因此，高通水量时可使用大直径塔。

塔板可设计为保证慢反应所需要的储液量，同时可为传质提供大界面面积。

当寻求一座有广泛运行灵活性的板式塔时，阀板——可变孔径的穿孔塔板，是供吸收塔使用的理想塔板型式。

1.3 鼓泡塔
鼓泡塔向装满液体的塔内鼓气泡，是饮水消毒最常用的臭氧反应器，混合的程度依气泡大小和表面气体流速而定。

鼓泡塔运行简单经济，极适用于高压臭氧化。

为了控制温度，塔内可安装热交换器。

鼓泡塔也适用于化学反应速率控制的臭氧化反应，气体接触时间主要通过气泡上升速度和液柱高度予以控制。

在气 - 液接触系统中，鼓泡塔传质效率所受压力的影响，不像它在气 - 气接触系统中那么大。

1.4 喷淋塔
在喷淋塔内液体被喷洒到大量含臭氧的气体中。

这种方法抽水费用很高，可产生很大的界面面积。

喷淋塔，由于短接触时间和高界面面积对瞬时或快速反应适用。

它们为一些欧洲的处理厂大批使用，而且在试验室试验中还发现它们有破坏氰化物的能力。

1.5 搅拌槽
搅拌槽（搅拌反应槽）可用于其间传质速率和化学反应速率为同一数量级的中速反应方式。

搅拌槽为高气液储量提供一种经济的方法，所以，三种运行方式（间歇、半间歇和连续）都可使用搅拌槽。

连续向固定容积废水供臭氧气的半间歇运行，已成功地用于处理某些难降解工业废水。

以连续方式运行的搅拌槽，一般又称作返混反应器。

假设是完全混合，它将使整个反应器内成分均匀，从而，出流成分与反应器内相同。

对化学反应速率限制的反应方式来说，其内的传质效果不明显，返混反应器设计用公式表明，它们需要最大的理论容积，以获得所需的化学转化程度。

搅拌槽的优点是混合及传热效果好。

机械搅拌作用能使投加的催化剂保持悬浮状态，从而改善絮体反应器的运行。

由于搅拌作用极好的传热速率是可能的，无论夹套式或是嵌管式热交换器均可使用，用后者可提供更好的传热效果。

1.6 管道反应
管道反应器可以用单根连续管道制成，也可用几根并联运行的管道制成，大多数采用同向流通过管道以获得活塞流。

活塞流反应器的特征假定在直径方向完全混合，而在流动方向无扩散可利用。

这就使得在垂直于流线的任一断面面积上的流速、温度和浓度分布都是相等的，惟独组成成分沿流程变化。

对于受化学反应速率控制的反应方式来说，其内传质效果是不重要的，活塞流反应器设计公式表明，为获得所希望的化学转换程度，它们需要的理论值最小。