La tecnología de oxidación catalítica con ozono es una tecnología de oxidación avanzada que utiliza catalizadores para generar grupos hidroxilo libres para mejorar la degradación de la materia orgánica refractaria en el agua. Sus capacidades de reducción de carbono y decoloración son significativamente mayores que las de la simple oxidación del ozono. Tiene las características de alta eficiencia de degradación y respeto al medio ambiente, y su costo también es menor que el de La oxidación simple del ozono ha atraído gradualmente la atención y se ha convertido en uno de los puntos críticos de investigación, y tiene buenas perspectivas de aplicación en el campo del tratamiento avanzado de aguas residuales industriales.
¿Qué es el catalizador de ozono? Definición de catalizador
La tecnología de ozonización catalítica se puede dividir en oxidación catalítica con ozono homogéneo utilizando iones metálicos y peróxido de hidrógeno como catalizadores y utilizando metal sólido, óxido metálico u metal u óxido metálico cargado sobre un soporte de acuerdo con los diferentes estados de fase de los catalizadores utilizados. Catalizador de oxidación catalítica de ozono heterogéneo. Los catalizadores de ozono homogéneos tienen una distribución uniforme y una alta actividad catalítica, pero son difíciles de reciclar y causan fácilmente contaminación secundaria. Por lo tanto, la mayoría de los investigadores han prestado más atención a los catalizadores de ozono heterogéneos que sean reciclables, económicos y respetuosos con el medio ambiente. En la oxidación catalítica con ozono heterogéneo, el catalizador existe en estado sólido y se obtiene cargando componentes activos con capacidad catalítica en un soporte de catalizador. El componente activo tiene un efecto catalítico y el portador del catalizador tiene un efecto de adsorción. Los componentes activos se dividen principalmente en tres categorías: elementos de metales preciosos, elementos de metales de transición baratos (Mn, Fe, Cu, etc.) y abundantes elementos de tierras raras (Ce, La, etc.). La aplicación de los metales preciosos es limitada debido a su elevado precio. Actualmente se utilizan principalmente los baratos. Metales de transición y sus óxidos.
Proceso de preparación de catalizador de ozono.
El método de producción de catalizadores de ozono heterogéneos que se utilizan actualmente para tratar aguas residuales refractarias generalmente adopta el método de mezcla mecánica, el método de impregnación, el método de precipitación y el método de fusión en caliente. Entre ellos, el método de mezcla mecánica que utiliza óxido metálico sólido tiene las ventajas de una operación simple y es adecuado para la producción por lotes a gran escala. Dado que los catalizadores de ozono heterogéneos generalmente soportan metales de transición y metales de tierras raras como componentes catalíticamente activos en un soporte, el contenido de sus componentes catalíticamente activos y el número de sitios activos son la clave para determinar su eficiencia catalítica.
Situación del mercado de catalizadores de ozono en el mercado.
En la actualidad, existen muchos tipos de catalizadores heterogéneos, pero los efectos catalíticos son desiguales en las aplicaciones prácticas. La mayoría de los catalizadores de ozono en el mercado existen en forma de polvos y gránulos, lo que puede provocar una mayor resistencia del lecho, un empeoramiento de la transferencia de calor, pérdidas por transporte del catalizador, altos costos de tratamiento del catalizador, dificultad de reciclaje y contaminación secundaria, lo que limita su uso. Aplicaciones en el campo del tratamiento avanzado en depuradoras de aguas residuales y aplicaciones directas en la industria. Sólo moldeando el polvo de catalizador para que tenga una determinada forma, resistencia a la compresión y resistencia al desgaste se podrá utilizar mejor en la industria real. En el proceso de oxidación catalítica de ozono heterogéneo de aguas residuales, los catalizadores de ozono heterogéneos industriales actuales son en su mayoría partículas sólidas esféricas de 2 a 5 mm, y la densidad del catalizador es mucho mayor que la del agua. Para mejorar la transferencia de masa entre las fases gaseosa, líquida y sólida, se requiere la circulación forzada del líquido. La fluidización de las partículas del catalizador consume energía y aumenta los costos operativos de la tecnología del ozono. Si se puede desarrollar un catalizador de ozono con una densidad cercana a la del agua, el catalizador sólido se puede fluidizar proporcionando menos energía, lo que reducirá en gran medida el costo de la operación con aguas residuales.
Mejoras técnicas del catalizador de ozono.
El equipo de investigación y desarrollo de ciencia y tecnología combinó investigaciones relevantes para desarrollar un mecanismo catalítico de ozono utilizando varios grupos alcalinos en la superficie del carbón activado como sitios activos. El carbón activado se beneficia de su gran superficie específica y de abundantes grupos funcionales en su superficie. Estos grupos no sólo actúan como iniciadores ·OH en el mecanismo de reacción en cadena, sino que también sirven como sitios de adsorción de materia orgánica para acelerar el proceso de transferencia de masa. La combinación orgánica del metal cargado y el portador de carbono aumenta la resistencia física, reduce el desgaste del catalizador durante el proceso de fricción gas/líquido y colisión de partículas, y mantiene la integridad estructural en la mayor medida. Por tanto, este tipo de catalizador tiene un gran valor de promoción.