كم تعرف عن محفز الأوزون؟

تقنية الأكسدة الحفزية للأوزون هي تقنية أكسدة متقدمة تستخدم المحفزات لتوليد مجموعات الهيدروكسيل الحرة لتعزيز تحلل المواد العضوية المقاومة للحرارة في الماء. إن قدراتها على تقليل الكربون وإزالة اللون أعلى بكثير من قدرات أكسدة الأوزون البسيطة. تتميز بخصائص كفاءة التحلل العالية والصداقة البيئية، وتكلفتها أيضًا أقل من أكسدة الأوزون البسيطة وقد جذبت الانتباه تدريجيًا وأصبحت واحدة من النقاط الساخنة للبحث، ولها آفاق تطبيق جيدة في مجال المعالجة المتقدمة لمياه الصرف الصناعي.

يمكن تقسيم تكنولوجيا الأوزون التحفيزي إلى أكسدة الأوزون الحفزية المتجانسة باستخدام أيونات المعادن وبيروكسيد الهيدروجين كمحفزات واستخدام المعدن الصلب أو أكسيد المعدن أو أكسيد المعدن أو المعدن المحمل على حامل وفقا لحالات الطور المختلفة للمحفزات المستخدمة. محفز الأكسدة الحفزية للأوزون غير المتجانسة. تتميز محفزات الأوزون المتجانسة بتوزيع موحد ونشاط حفاز مرتفع، ولكن يصعب إعادة تدويرها وتتسبب بسهولة في التلوث الثانوي. لذلك، أولى معظم الباحثين المزيد من الاهتمام لمحفزات الأوزون غير المتجانسة القابلة لإعادة التدوير والاقتصادية والصديقة للبيئة. في الأكسدة الحفزية للأوزون غير المتجانسة، يوجد المحفز في حالة صلبة ويتم الحصول عليه عن طريق تحميل المكونات النشطة ذات القدرة الحفزية على حامل المحفز. المكون النشط له تأثير حفاز، والحامل المحفز له تأثير الامتزاز. تنقسم المكونات النشطة بشكل أساسي إلى ثلاث فئات: العناصر المعدنية الثمينة، والعناصر المعدنية الانتقالية الرخيصة (Mn، Fe، Cu، إلخ) والعناصر الأرضية النادرة الوفيرة (Ce، La، إلخ). تطبيق المعادن الثمينة محدود بسبب ارتفاع سعرها. حاليا، يتم استخدام تلك الرخيصة بشكل رئيسي. المعادن الانتقالية وأكاسيدها.

تعتمد طريقة إنتاج محفزات الأوزون غير المتجانسة المستخدمة حاليًا لمعالجة مياه الصرف الصحي المقاومة للحرارة عمومًا طريقة الخلط الميكانيكي، وطريقة التشريب، وطريقة الترسيب، وطريقة الذوبان الساخن. من بينها، تتميز طريقة الخلط الميكانيكية باستخدام أكسيد المعدن الصلب بمزايا التشغيل البسيط ومناسبة لإنتاج الدفعات على نطاق واسع. نظرًا لأن محفزات الأوزون غير المتجانسة تدعم بشكل عام المعادن الانتقالية والمعادن الأرضية النادرة كمكونات نشطة تحفيزيًا على حامل، فإن محتوى مكوناتها النشطة تحفيزيًا وعدد المواقع النشطة هي المفتاح لتحديد كفاءتها الحفزية.

في الوقت الحاضر، هناك أنواع عديدة من المحفزات غير المتجانسة، ولكن التأثيرات الحفزية غير متساوية في التطبيقات العملية. معظم محفزات الأوزون الموجودة في السوق موجودة في شكل مساحيق وحبيبات، والتي يمكن أن تسبب زيادة مقاومة الطبقة، وتدهور نقل الحرارة، وفقدان المحفز، وارتفاع تكاليف معالجة المحفز، وصعوبة إعادة التدوير، والتلوث الثانوي، مما يحد من استخدامها. تطبيقات في مجال المعالجة المتقدمة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وتطبيقات مباشرة في الصناعة. فقط من خلال تشكيل مسحوق المحفز ليكون له شكل معين، وقوة ضغط ومقاومة للتآكل، يمكن استخدامه بشكل أفضل في الصناعة الفعلية. في عملية الأكسدة الحفزية للأوزون غير المتجانسة لمياه الصرف الصحي، تكون محفزات الأوزون غير المتجانسة الصناعية الحالية في الغالب جزيئات صلبة كروية من 2 إلى 5 مم، وكثافة المحفز أكبر بكثير من الماء. من أجل تحسين انتقال الكتلة بين المراحل الغازية والسائلة والصلبة، يلزم التدوير القسري للسائل. حيث يستهلك تسييل جزيئات المحفز الطاقة ويزيد من تكاليف تشغيل تكنولوجيا الأوزون. إذا أمكن تطوير محفز الأوزون بكثافة قريبة من كثافة الماء، فيمكن تسييل المحفز الصلب عن طريق توفير طاقة أقل، مما سيقلل بشكل كبير من تكلفة تشغيل مياه الصرف الصحي.

قام فريق البحث والتطوير في مجال العلوم والتكنولوجيا بدمج الأبحاث ذات الصلة لتطوير آلية الأوزون الحفاز باستخدام مجموعات قلوية مختلفة على سطح الكربون المنشط كمواقع نشطة. يستفيد الكربون المنشط من مساحة سطحه المحددة الكبيرة والمجموعات الوظيفية الوفيرة على سطحه. هذه المجموعات لا تعمل فقط كبادئ ·OH في آلية التفاعل المتسلسل، ولكنها تعمل أيضًا كمواقع امتزاز للمواد العضوية لتسريع عملية النقل الجماعي. يزيد المزيج العضوي من المعدن المحمل وحامل الكربون من القوة الفيزيائية، ويقلل من تآكل المحفز أثناء عملية احتكاك الغاز/السائل واصطدام الجسيمات، ويحافظ على السلامة الهيكلية إلى أقصى حد. ولذلك، فإن هذا النوع من المحفز له قيمة ترويجية كبيرة.