ओजोन अपघटन उत्प्रेरक क्या है? सिद्धांत, प्रकार, प्रदर्शन और चयन गाइड

ओजोन (ओस्लो) अत्यधिक मजबूत ऑक्सीकरण क्षमता वाली गैस है और व्यापक रूप से अपशिष्ट जल उपचार, पेयजल कीटाणुशोधन, अर्धचालक, मुद्रण, रासायनिक ऑक्सीकरण और चिकित्सा नसबंदी जैसे उद्योगों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। हालांकि, ओजोन ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया को पूरा करने के बाद, ओजोन की एक निश्चित सांद्रता आमतौर पर निकास गैस में रहती है। यदि उपचार के बिना सीधे छुट्टी दे दी जाती है, तो यह न केवल संक्षारक उपकरण, बल्कि मानव स्वास्थ्य और पर्यावरण को भी प्रभावित कर सकता है।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक एक कार्यात्मक उत्प्रेरक सामग्री है जो कमरे के तापमान पर ओजोन को तेजी से ऑक्सीजन में परिवर्तित कर सकती है। वर्तमान में, उत्प्रेरक अपघटन औद्योगिक ओजोन निकास गैस उपचार के क्षेत्र में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले और सबसे कम परिचालन लागत तकनीकी मार्गों में से एक बन गया है।

यह लेख व्यवस्थित रूप से रचना, कार्य सिद्धांत, प्रदर्शन संकेतक, प्रकार, अनुप्रयोग परिदृश्यों और ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के चयन विधियों को पेश करेगा।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक क्या है

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक सामग्री का एक प्रकार है जो विशेष रूप से ओजोन (ओस्लो) उन्मूलन और शुद्धिकरण के लिए उपयोग किया जाता है। इसका कार्य अतिरिक्त ऊर्जा की खपत के बिना ओजोन के ऑक्सीजन (ओएफ़) में तेजी लाना है।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक आमतौर पर मुख्य सक्रिय घटक के रूप में मैंगनीज डाइऑक्साइड (mnow) का उपयोग करते हैं। कुछ उच्च प्रदर्शन उत्पाद भी समग्र उत्प्रेरक प्रणाली बनाने के लिए तांबा ऑक्साइड और आयरन ऑक्साइड जैसे संक्रमण धातु ऑक्साइड को जोड़ते हैं, जिससे उत्प्रेरक गतिविधि, नमी प्रतिरोध और सेवा जीवन में सुधार होता है।

ये सक्रिय घटक केवल शारीरिक रूप से मिश्रित नहीं होते हैं, बल्कि सह-वर्षा, उच्च तापमान कैल्सीनेशन और आणविक स्तर कंपाउंडिंग जैसी प्रक्रियाओं के माध्यम से स्थिर समग्र ऑक्साइड संरचना बनाते हैं, जिससे उच्च उत्प्रेरक दक्षता प्राप्त होती है।

उद्योग में, ओजोन अपघटन उत्प्रेरक को आमतौर पर भी कहा जाता हैः

• ओजोन अपघटन उत्प्रेरक
• ओजोन विनाश उत्प्रेरक
• ओजोन हटाने उत्प्रेरक
• ओजोन कमी उत्प्रेरक
• ओजोन शुद्धि उत्प्रेरक

ये नाम अनिवार्य रूप से उसी प्रकार के उत्पाद का उल्लेख करते हैं।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक की आवश्यकता क्यों है

ओजोन स्वयं एक थर्मोडायनामिक रूप से अस्थिर गैस है जो कमरे के तापमान पर स्वाभाविक रूप से ऑक्सीजन में विघटित हो जाएगी। हालांकि, यह प्रक्रिया अपेक्षाकृत धीमी है और औद्योगिक निकास गैस उपचार आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता है।

यदि उच्च तापमान थर्मल अपघटन का उपयोग किया जाता है, तो गैस को आमतौर पर 400 पसड़ी के ऊपर गर्म करने की आवश्यकता होती है ताकि ओजोन अपघटन को तेजी से और पूर्ण कर लिया जा सके। यह अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा खपत और उपकरण संचालन लागत लाता है।

तुलना में, ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के स्पष्ट फायदे हैंः

• कमरे के तापमान पर ओजोन तेजी से विघटित हो सकता है
• अतिरिक्त हीटिंग की आवश्यकता नहीं है
• बहुत कम ऊर्जा खपत
• कम परिचालन लागत
• सरल उपकरण संरचना
• सुविधाजनक रखरखाव
• निरंतर संचालन के लिए उपयुक्त

इसलिए, अपशिष्ट जल उपचार संयंत्रों, पेयजल संयंत्रों, ओजोन उत्पादन प्रणालियों और औद्योगिक ओजोन निकास गैस उपचार क्षेत्रों में उत्प्रेरक अपघटन सबसे मुख्यधारा के ओजोन हटाने के तरीकों में से एक बन गया है।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का कार्य सिद्धांत

ओजोन में तीन ऑक्सीजन परमाणु होते हैं और मजबूत अस्थिरता के साथ एक उच्च ऊर्जा अणु है।

जब ओजोन गैस उत्प्रेरक की सतह से संपर्क करती है, तब ओजोन अणुओं को पहले उत्प्रेरक द्वारा अवशोषित किया जाता है और सक्रिय साइटों की कार्रवाई के तहत O-O बांड सफाई प्रतिक्रियाओं से गुजरते हैं, अंततः ऑक्सीजन उत्पन्न करते हैं।

ओजोन अपघटन प्रतिक्रिया इस प्रकार हैः

2 ओ₃3o₂

उत्प्रेरक की मुख्य भूमिका ओजोन अपघटन प्रतिक्रिया के लिए आवश्यक सक्रियण ऊर्जा को कम करना है, जिससे ओजोन को कमरे के तापमान की स्थिति में तेजी से पूर्ण अपघटन की अनुमति मिलती है।

विभिन्न उत्प्रेरक प्रणालियों के बीच प्रदर्शन अंतर मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं से आते हैंः

• सक्रिय साइटों की संख्या
• ऑक्सीजन माइग्रेशन क्षमता
• विशिष्ट सतह क्षेत्र
• छिद्र संरचना
• नमी प्रतिरोध
• सक्रिय घटकों के फैलाव की डिग्री

उच्च प्रदर्शन ओजोन अपघटन उत्प्रेरक आमतौर पर मैंगनीज-कॉपर कम्पोजिट ऑक्साइड प्रणालियों का उपयोग करते हैं क्योंकि उनके पास कम तापमान उत्प्रेरक गतिविधि होती है।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के प्रदर्शन को प्रभावित करने वाले प्रमुख कारक

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का प्रदर्शन सीधे ओजोन शुद्धि दक्षता, उत्प्रेरक जीवन और सीस को प्रभावित करता हैऑपरेटिंग लागत।

निम्नलिखित कारकों का आमतौर पर उत्प्रेरक प्रदर्शन पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है।

उत्प्रेरक गतिविधि

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के प्रदर्शन को मापने के लिए उत्प्रेरक गतिविधि सबसे महत्वपूर्ण संकेतक है।

उच्च गतिविधि उत्प्रेरक कर सकते हैंः

• ओजोन हटाने की दक्षता में सुधार
• उत्प्रेरक के उपयोग को कम करें
• उपकरण की मात्रा कम करें
• सेवा जीवन का विस्तार

उत्प्रेरक गतिविधि उत्प्रेरक निर्माण, मौलिक प्रणाली, उत्पादन प्रक्रिया और सक्रिय घटकों के फैलाव की डिग्री से निकटता से संबंधित है।

विशिष्ट सतह क्षेत्र

विशिष्ट सतह क्षेत्र को आमतौर पर, वर्ग मीटर/ग्राम की इकाई के साथ शर्त परीक्षण विधि द्वारा मापा जाता है।

आम तौर पर, विशिष्ट सतह क्षेत्र में जितना अधिक होता हैः

• ओजोन अवशोषण क्षमता को मजबूत करता है
• अधिक प्रतिक्रिया संपर्क क्षेत्र
• उत्प्रेरक दक्षता उच्च

हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि एक उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र को स्वयं प्रभावी सक्रिय घटकों से आना चाहिए; अन्यथा, वास्तविक उत्प्रेरक प्रदर्शन के लिए इसका सीमित महत्व है।

3. यांत्रिक शक्ति

दीर्घकालिक संचालन के दौरान, उत्प्रेरक को एयरफ्लो प्रभाव और उपकरण कंपन का सामना करने की आवश्यकता होती है।

यदि यांत्रिक शक्ति अपर्याप्त है, तो उत्प्रेरक अनुभव कर सकता हैः

• कण टूटने
• पाउडर
• दबाव में गिरावट
• बढ़ा हुआ फैन लोड
• धूल प्रदूषण

इसलिए, औद्योगिक निरंतर संचालन प्रणालियों के लिए उच्च शक्ति बहुत महत्वपूर्ण है।

सक्रिय घटक सामग्री

कुछ कम लागत वाले उत्प्रेरक उत्पादन लागत को कम करने या प्रदर्शन बनाने के लिए अधिक निष्क्रिय सामग्री जोड़ते हैं।

सामान्य परिस्थितियों मेंः

• अधिक सक्रिय घटक सामग्री
• प्रति इकाई मात्रा में उत्प्रेरक क्षमता मजबूत
• जितना अधिक सेवा जीवन

उच्च प्रदर्शन ओजोन अपघटन उत्प्रेरक की सक्रिय घटक सामग्री आमतौर पर 80% से अधिक तक पहुंच सकती है, और कुछ एकीकृत उत्प्रेरक 100% के भी करीब हैं।

उत्प्रेरक आकार

उत्प्रेरक का आकार सीधे प्रभावित करता हैः

• वायुप्रवाह प्रतिरोध
• संपर्क दक्षता
• दबाव कम
• बिस्तर एकरूपता

यदि कण बहुत छोटे होते हैंः

• प्रतिरोध काफी बढ़ेगा
• फैन लोड बढ़ेगा

यदि कण बहुत बड़े होते हैंः

• ओजोन उत्प्रेरक बिस्तर में प्रवेश कर सकता है
• संपर्क दक्षता कम होगी

इसलिए, कण आकार को ओजोन एकाग्रता, प्रवाह दर और उपकरण संरचना के अनुसार उचित रूप से चुना जाना चाहिए।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक की गुणवत्ता ग्रेड का मूल्यांकन कैसे करें

उद्योग में, निम्नलिखित संकेतकों का उपयोग आमतौर पर ओजोन अपघटन उत्प्रेरक की गुणवत्ता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।

सूचक	सामान्य नियम
विशिष्ट सतह क्षेत्र (शर्त)	उच्च, बेहतर
यांत्रिक शक्ति	उच्च, बेहतर
पासिंग रेट को देखें	उच्च, बेहतर
धूल दर	सबसे कम, बेहतर
सक्रिय घटक सामग्री	उच्च, बेहतर
ओजोन हटाने की दक्षता	उच्च, बेहतर

हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिएः

बस एक निश्चित भौतिक संकेतक को बढ़ाने का मतलब यह नहीं है कि मजबूत उत्प्रेरक प्रदर्शन है।

वास्तव में उच्च प्रदर्शन ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के बीच संतुलन प्राप्त करने की आवश्यकता हैः

• क्रिया
• बल
• छिद्र संरचना
• नमी प्रतिरोध
• सेवा जीवन

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक किस प्रकार के होते हैं

वर्तमान में, बाजार पर ओजोन अपघटन उत्प्रेरक मुख्य रूप से निम्नलिखित पहलुओं से वर्गीकृत किया जा सकता है।

उत्पादन प्रक्रिया द्वारा वर्गीकरण

एकीकृत उत्प्रेरक

सक्रिय घटक स्वयं सीधे उत्प्रेरक शरीर बनाते हैं।

फायदे:

• उच्च सक्रिय घटक सामग्री
• उच्च गतिविधि
• लंबी सेवा जीवन

अगर्भवती उत्प्रेरक

सक्रिय घटकों को समर्थन की सतह पर लोड किया जाता है।

फायदे:

• कम लागत
• सरल प्रक्रिया

नुकसान:

• सक्रिय तत्व आमतौर पर कम होता है
• लंबी अवधि के संचालन के दौरान निष्क्रिय करना आसान

आधार सामग्री द्वारा वर्गीकरण

समर्थन मुक्त उत्प्रेरक

मुख्य रूप से सक्रिय ऑक्साइड से बने होते हैं और अपेक्षाकृत उच्च गतिविधि होती है।

एल्यूमीनियम आधारित उत्प्रेरक

अपेक्षाकृत अच्छी यांत्रिक शक्ति है और कुछ औद्योगिक स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।

सिलिका-एल्युमिना उत्प्रेरक

कुछ गर्मी प्रतिरोध है।

कार्बन आधारित उत्प्रेरक

अपेक्षाकृत उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र और अवशोषण प्रदर्शन है, लेकिन आमतौर पर केवल कम एकाग्रता वाले ओजोन वातावरण के लिए उपयुक्त हैं। उच्च एकाग्रता वाले ओजोन स्थितियों में, कार्बन सामग्री को स्वयं ऑक्सीकरण किया जा सकता है।

3. मौलिक प्रणाली द्वारा वर्गीकरण

मैंगनीज आधारित उत्प्रेरक

कम लागत और व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।

मैंगनीज-आयरन उत्प्रेरक

कुछ नमी प्रतिरोध है।

मैंगनीज-कॉपर उत्प्रेरक

आमतौर पर कम तापमान उत्प्रेरक गतिविधि होती है, लेकिन लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है। वर्तमान में, उच्च प्रदर्शन ओजोन अपघटन उत्प्रेरक ज्यादातर मैंगनीज-तांबे की मिश्रित प्रणालियों का उपयोग करते हैं।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के विशिष्ट अनुप्रयोग

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का व्यापक रूप से निम्नलिखित क्षेत्रों में उपयोग किया जाता हैः

• अपशिष्ट जल उपचार संयंत्र ओजोन निकास गैस उपचार
• पेयजल ओजोन प्रणाली
• सेमीकंडक्टर उद्योग
• Pcb इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग
• मुद्रण उद्योग
• चिकित्सा नसबंदी प्रणाली
• प्रयोगशाला ओजोन उपचार
• कोरोना डिस्चार्ज उपकरण
• रासायनिक ऑक्सीकरण निकास गैस उपचार
• ओजोन जनरेटर निकास गैस शुद्धि

उनमें से, अपशिष्ट जल उपचार और पेयजल उद्योग ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के लिए मुख्य अनुप्रयोग परिदृश्यों में से एक हैं।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का चयन कैसे करें

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का चयन करते समय, निम्नलिखित कारकों पर व्यापक रूप से विचार करने की आवश्यकता हैः

• ओजोन एकाग्रता
• गैस प्रवाह दर
• तापमान
• आर्द्रता
• धूल सामग्री
• क्या सल्फाइड मौजूद है
• स्थापना स्थान
• सिस्टम दबाव ड्रॉप की आवश्यकताएं
• परियोजना बजट

इंजीनियरिंग डिजाइन के दौरान, आमतौर पर गणना करना आवश्यक हैः

• उत्प्रेरक राशि लोड
• उत्प्रेरक बिस्तर आयाम
• गैस निवास समय
• तंत्र प्रतिरोध

विभिन्न ऑपरेटिंग स्थितियों के तहत, विभिन्न उत्प्रेरक रूपों, आकार और प्रणालियों का चयन किया जाना चाहिए।

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का सही उपयोग कैसे करें

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक आमतौर पर निश्चित-बेड रिएक्टरों के अंदर स्थापित होते हैं।

जब ओजोन युक्त गैस उत्प्रेरक बिस्तर से होकर गुजरती है, तब ओजोन तेजी से ऑक्सीजन में परिवर्तित हो जाता है।

हालांकि, वास्तविक औद्योगिक वातावरण में, गैस में शामिल हो सकते हैंः

• जल वाष्प
• धूल
• सल्फाइड
• तेल धुंध
• अम्लीय गैसों

ये अशुद्धियों से उत्प्रेरक विषाक्तता या छिद्र संरचना की रुकावट पैदा कर सकते हैं।

इसलिए, जटिल ऑपरेटिंग स्थितियों के तहत, आमतौर पर उपयुक्त प्रीट्रीटमेंट सिस्टम स्थापित करना आवश्यक है, जैसेः

• धूल हटाने
• पानी हटाने
• निस्पंदन
• विलुकरण

उत्प्रेरक सेवा जीवन का विस्तार करना।

कैरोलाइट 200 और MINSLITE-BG के बीच अंतर

कार्स से कैरोलाइट 200 और मिनफोर्ड्स के MINSLITE-BG उच्च प्रदर्शन वाले मैंगनीज-तांबा ओजोन अपघटन उत्प्रेरक उत्प्रेरक हैं।

मुख्य पैरामीटर की तुलना इस प्रकार हैः

तुलना मद	कैरोलाइट 200	MINSLITE-BG
निर्माता /टीडी>	कैरस	बेमानी
उत्प्रेरक प्रणाली	मैंगनीज-कॉपर	मैंगनीज-कॉपर
सक्रिय घटक सामग्री	100% के करीब	100% के करीब
विशिष्ट सतह क्षेत्र (शर्त)	200-250 वर्ग/जी	180-230 वर्ग/जी
बल	97%	95%
कण आकार विनिर्देश	4 × 8 मेष, 8 × 14 जाल	4 × 8 मेष, 8 × 14 जाल, 12 × 20 जाल

कुछ सामान्य ओजोन अपघटन उत्प्रेरक की तुलना में, इन दो उत्पादों में आमतौर पर निम्नलिखित विशेषताएं होती हैंः

• मैंगनीज-कॉपर सिस्टम की उच्च गतिविधि
• अधिक सक्रिय घटक सामग्री
• उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र
• बेहतर यांत्रिक शक्ति
• औद्योगिक निरंतर संचालन के लिए अधिक उपयुक्त

कुछ बड़े अपशिष्ट जल उपचार परियोजनाओं में, दोनों प्रकार के उत्प्रेरक व्यापक रूप से उपयोग किए गए हैं।

Faq: ओजोन अपघटन उत्प्रेरक के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

क्या ओजोन अपघटन उत्प्रेरक का सेवन किया जाएगा?
उत्प्रेरक सैद्धांतिक रूप से स्थायी उपभोग में भाग नहीं लेता है, लेकिन दीर्घकालिक संचालन के दौरान, यह संदूषण, विषाक्तता या संरचनात्मक उम्र बढ़ने के कारण धीरे-धीरे निष्क्रिय हो सकता है।

क्या ओजोन अपघटन जल से प्रभावित होता है?
उच्च आर्द्रता वाले वातावरण में कुछ उत्प्रेरक की गतिविधि कम हो सकती है, इसलिए नमी प्रतिरोध औद्योगिक उत्प्रेरक के महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है।

क्या ओजोन अपघटन उत्प्रेरक को बदल सकता है?
आमतौर पर नहीं। सक्रिय कार्बन मुख्य रूप से अवशोषण के माध्यम से ओजोन को हटाता है, जबकि ओजोन कार्बन सामग्री को लगातार ऑक्सीकरण करेगा, इसलिए इसकी सेवा जीवन सीमित है।

क्या ओजोन अपघटन उत्प्रेरक को पुनर्जीवित किया जा सकता है?
कुछ उत्प्रेरक मामूली संदूषण स्थितियों के तहत हीटिंग या शुद्ध करने के माध्यम से अपनी गतिविधि का हिस्सा पुनर्प्राप्त कर सकते हैं, लेकिन गंभीर विषाक्तता के बाद, प्रतिस्थापन आमतौर पर आवश्यक है।

क्या ओजोन अपघटन उच्च एकाग्रता वाले ओजोन को संभाल सकता है?
हां, लेकिन एक उपयुक्त उत्प्रेरक बिस्तर को ओजोन एकाग्रता, तापमान और प्रवाह दर के अनुसार डिजाइन करने की आवश्यकता है।

निष्कर्ष

ओजोन अपघटन उत्प्रेरक एक प्रकार का कार्यात्मक उत्प्रेरक सामग्री है जो कमरे के तापमान की स्थिति के तहत ओजोन को कुशलतापूर्वक विघटित करने में सक्षम है। उनका मुख्य प्रदर्शन उत्प्रेरक प्रणाली, सक्रिय घटक सामग्री, विशिष्ट सतह क्षेत्र, यांत्रिक शक्ति और उत्पादन प्रक्रिया पर निर्भर करता है।

औद्योगिक ओजोन अनुप्रयोगों के निरंतर विस्तार के साथ, अपशिष्ट जल उपचार, पेयजल, अर्धचालक, चिकित्सा उपचार और औद्योगिक निकास गैस उपचार क्षेत्रों में व्यापक रूप से उपयोग किया जा रहा है।

औद्योगिक अनुप्रयोगों में, यथोचित उत्प्रेरक प्रणालियों का चयन करना, उत्प्रेरक बिस्तर डिजाइन को अनुकूलित करना और उचित पूर्व उपचार प्रणालियों को लागू करना ओजोन शुद्धिकरण दक्षता में सुधार और परिचालन लागत को कम करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण हैं।