Hva er en katalysator for nedbryting av ozon? Veiledning for prinsipper, typer, ytelse og utvalg

Ozon er en gass med svært sterk oksiderende evne og brukes i stor utstrekning i industrier som rensning av spillvann, desinfisering av drikkevann, halvledere, trykking, kjemisk oksidasjon og medisinsk sterilisering. Men etter at ozon har fullført oksidasjonsreaksjonen, er det vanligvis fortsatt en viss konsentrasjon av ozon i eksosen. Hvis det tas ut direkte uten behandling, kan det ikke bare korrodere utstyret, men også påvirke menneskers helse og miljøet.

En Ozon nedbrytningskatalysator er et funksjonelt katalytisk materiale som raskt kan omdanne ozon til oksygen ved romtemperatur. For øyeblikket, katalytisk nedbryting er blitt en av de mest brukte og laveste tekniske ruter for driftskostnader innenfor området for industriell ozoneksostre. ...

Denne artikkelen vil systematisk innføre sammensetningen, arbeidsprinsippet, ytelsesindikatorer, typer og anvendelsesscenarier, og utvelgingsmetoder for ozon nedbrytningskatalysatorer.

Hva er en katalysator for nedbryting av ozoner

En katalysator for nedbryting av ozon er en type katalytisk materiale som brukes spesielt til å fjerne ozon (O s) og rense ozon. Dens funksjon er å framskynde nedbrytingen av ozon i oksygen (O Ø) uten ytterligere energiforbruk.

Katalysatorer for nedbryting av ozon bruker vanligvis mangandioksid (MnO ) som den viktigste aktive bestanddelen. Noen gode produkter tilsetter også overgangsmetalloksider som kobbenoksid og jernoksid til å danne sammensatte katalytiske systemer. derved forbedre den katalytiske aktiviteten, fuktigheten og levetiden.

Disse aktive bestanddelene er ikke bare fysisk blandet, men danner stabile sammensatt oksidstrukturer gjennom prosesser som samarbeid, kalsinering på høy temperatur og sammensatt molekylnivå, og dermed oppnå høyere katalytisk virkningsgrad.

I industrien kalles ozon nedbrytningskatalysatorer også vanligvis:

• Katalysatorer for ozoner
• Katalysatorer for ozonsøder
• Katalysator for å fjerne ozone
• Katalysatorer for ozonsreduksje
• Katalysatorer for ozonrensning

Disse navnene viser hovedsakelig til samme type produkt.

Hvorfor det er nødvendig med katalysatorer for nedbryting av ozoner

Ozon i seg selv er en termodynamisk ustabil gass som sakte vil nedbryte naturlig til oksygen ved romtemperatur. Denne prosessen er imidlertid forholdsvis langsom og kan ikke oppfylle kravene til behandling av industriell eksos.

Dersom det benyttes termisk nedbryting ved høy temperatur, gassen må vanligvis varmes opp over 400 °C for å oppnå rask og fullstendig nedbryting av ozon. Dette medfører relativt høye energiforbruk og driftskostnader for utstyr.

Til sammenligning har ozon nedbrytningskatalysatorer åpenbare fordeler:

• Kan raskt bryte ned ozon ved romtemperatur
• Ingen ytterligere oppvarmning
• Svært lavt energiforbruk
• Lave driftskostnader
• Enkel struktur av utstyret
• Praktisk vedlikehold
• Egnet til kontinuerlig drift

Derfor i renseanlegg, drikkevannplanter, ozongeneringssystemer, Katalytisk nedbryting er blitt en av de mest vanlige metodene for å fjerne ozon.

Arbeidsprinsippet for katalysatorer for nedbryting av ozoner

Ozon (OS) består av tre oksygenatomer og er et høyenergimolekyle med sterk ustabilitet.

Når ozongass kommer i kontakt med katalysatoroverflaten, ozonmolekyler adsorberes først av katalysatoren og gjennomgår O-O-bindingsreaksjoner under virkning av aktive steder, til slutt genererer oksygen (OS).

Ozon nedbrytningsreaksjonen er som følger:

2O_3Name→ 3O_2Name

Katalysatorens hovedrolle er å redusere den aktiveringsenergi som kreves for nedbrytningen av ozon, gjør det mulig for ozon raskt å fullføre nedbrytning under romtemperaturforhold.

Ytelsesforskjellene mellom forskjellige katalytiske systemer kommer hovedsakelig fra følgende aspekter:

• Antall aktive steder
• Oksygen migrasjonskapacitet
• Spesifikk overflateade
• Porenstruktur
• Fuktighet
• Dispersjonsgrad for aktive bestanddeler

Høytydende ozon nedbrytningskatalysatorer bruker vanligvis sammensatt oksid av mangan-kopper fordi de har høyere lavtemperaturkataa lytisk aktivitet.

Nøkkelfaktorer som påvirker ytelsen av katalysatorer for nedbryting av ozoner

Ytelsen til ozon nedbrytningskatalysatorer påvirker direkte virkningsgrad for ozonrensing, katalysatorens levetid og systemDriftskostnader.

Følgende faktorer har vanligvis størst innvirkning på katalysatorens ytelse.

1. Katalytisk aktivitet

Katalytisk virksomhet er den viktigste indikator for måling av ytelsen til ozonnedbrytingskatallysatorer.

Høyaktive katalysatorer kan:

• Forbedre effektiviteten i fjerning av ozone
• Reduser katalysatorbruk
• Reduser utstyrets volumet
• Forlenge levetiden

Katalytisk aktivitet er nært knyttet til katalysatorformulering, elementsystem, produksjonsprosess og dispersjonsgrad av aktive bestanddeler.

2. Spesifikk overflateareal

Spesifikk overflateareal måles vanligvis med BET-prøvingsmetoden, med enheten m rø/g.

Generelt sett, jo høyere overflateområdet er:

• Jo sterkere ozon adsorpsjonskapacitet
• Jo større kontaktområdet reaksjoner
• Jo høyere katalytisk virkningsgrad

Det bør imidlertid bemerkes at et høy spesifikk overflateareal må komme fra selve de effektive aktive delene, ellers, den har begrenset betydning for faktisk katalytisk ytelse.

3. Mekanisk styrke

Under langsiktig drift må katalysatorene motstå luftstrømsvirkning og vibrasjoner av utstyret.

Dersom den mekaniske styrken er utilstrekkelig, kan katalysatoren oppleve:

• Partikkelbrudd
• Pulvering
• Økt trykkfall
• Økt viftalslast
• Støvforurensning

Høy styrke er derfor svært viktig for industrielle kontinuerlige driftssystemer.

4. Innhald av aktiv komponenter

Noen lavpriskatalysatorer tilfører mer inaktive materialer for å redusere produksjonskostnadene eller forbedre ytelsen.

Under normale omstendigheter:

• Jo høgare aktiv komponentinnhald
• Jo sterkere katalytisk kapasitet per volumenhet
• Jo lengre livstid

Innholdet av aktive bestanddeler i katalysatorer med høy ytelse for nedbryting av ozon kan vanligvis oppnå over 80 %, og noen integrerte katalysatorer er til og med nesten 100 %.

5. Katalysatorstorleik

Katalysatorstørrelse påvirker direkte

• Luftstrømningsbestandighet
• Kontakteffektivitet
• Trykkfaling
• Seng ensartethet

Dersom partiklene er for små:

• Resistens vil øke signifikant.
• Viftelasten vil øke

Dersom partiklene er for store:

• Ozon kan penetrere katalysatoren.
• Kontakteffektiviteten vil redukta

Partikkelstørrelsen må derfor velges med rimelighet i henhold til ozonkonsentrasjon, strømningshastighet og utstyrsstruktur.

Hvordan man vurderer kvalitetsgraden hos Ozon nedbrytingskatalysatorer

I industrien brukes følgende indikatorer vanligvis for å raskt vurdere kvaliteten på ozonslagringskatallysatorer.

Indikator	Generelle regel
Særlig overflate (BET)	Jo høyere, jo bedre.
Mekanisk styrke	Jo høyere, jo bedre.
Sieve-passrate	Jo høyere, jo bedre.
Støvrate	Jo lavere, jo bedre.
Innhald av aktiv komponenter	Jo høyere, jo bedre.
Effektivitet ved fjerning av ozone	Jo høyere, jo bedre.

Det bør imidlertid noteres:

Bare å øke en viss fysisk indikator betyr ikke nødvendigvis en sterkere katalytisk ytelse.

Sannelig høytydende ozon nedbrytningskatalysatorer må oppnå en balanse mellom:

• Aktivitet
• Styrke
• Porenstruktur
• Fuktighet
• Livsjod

Hvilke typer av katalysatorer for nedbryting av ozoner

For øyeblikket kan ozon nedbrytningskatalysatorer hovedsakelig klassifiseres ut fra følgende aspekter:

1. Klassifisering etter produksjonsprosess

Integrerte katalysatorer

De aktive komponentene selv danner direkte katalysatorkroppen.

Fordeler:

• Høgt innhold
• Høy aktivitet
• Lang levetid:

Impregnerte katalysatorer

Aktive komponenter lastes på overflaten av støtten.

Fordeler:

• Lavere kostnader
• Enkel prosess

Ulemper:

• Innhaldet av aktiv komponent er vanlegvis lågare
• Lett å slå av under langtidsoperasjonen

2. Klassifisering etter grunnmateriale

Katalysator for støttefrie

Består hovedsakelig av aktive oksidder og har relativt høy aktivitet.

Aluminiumbaserte katalysatorer

Ha forholdsvis god mekanisk styrke og er egnet til visse industriforhold.

Silika-alumina-katalysatorer

Har varmebestandighet.

Karbonbaserte katalysatorer

Har relativt høy spesifikk overflate- og adsorpsjonsevne, men er vanligvis bare egnet for ozonmiljøer med lavkonsentrasjon. Under forhold med høy konsentrasjon av ozon kan selve karbonmaterialet oksideres.

3. Klassifisering etter elementsystem

Manganbaserte katalysatorer

Lavere kostnad og utbredt.

Mangan-jernkatalysatorer

Ha en viss fuktighet.

Katalysatorer

Vanligvis har en høyere katalytisk aktivitet med lav temperatur, men kostnaden er relativt høyere. For øyeblikket bruker høytydende ozon nedbrytningskatalysatorer for det meste mangan-kopersystemer.

Typiske anvendelser av katalysatorer for nedbryting av ozoner

Ozon nedbrytningskatalysatorer brukes i stor utstrekning på følgende områder:

• Avløpsvannbehandlingsanlegg Ozonbehandling av eksoser
• Ozonsystemer for drikkevann
• Halvlederindustrien
• PCB-elektronikk
• Trykkeriindustrien
• Medisinske steriliseringssystemer
• Laboratoriebehandling
• Corona uttømningsutstyr
• Behandling av kjemisk oksidering
• Rensing av eksos fra ozongeneratoren

Blant dem er spillvannbehandling og drikkevannsindustrien et av de viktigste anvendelsesscenariene for ozonnedbrytingkatalysatorer.

Hvordan velge en katalysator for nedbryting av ozoner

Ved valg av en katalysator for nedbryting av ozon, må følgende faktorer tas i betraktning på en omfattende måte:

• Ozonkonsentrasjon
• Gassstrømningshastighet
• Temperaturer
• Fuktighet
• Støvinnhold
• Om sulfider
• Installasjonsområde
• Krav til nedgang av systemtrykk
• Prosjektbudsjett

Under konstruksjonen er det vanligvis nødvendig å beregne:

• Katalysatorbelastning
• Katalysatordimensjoner
• Oppholdstid for gass
• Systemresistens

Under ulike driftsforhold bør det velges ulike katalysatorformer, størrelser og systemer.

Hvordan man bruker katalysatorer for nedbryting av ozoner

Ozon nedbrytningskatalysatorer er vanligvis installert inne i faste reaktorer.

Når ozonholdig gass passerer gjennom katalysatoren, omdannes ozon raskt til oksygen.

I faktiske industrimiljøer kan imidlertid gassen inneholde

• Vanndamp
• Støvstand
• Sulfider
• Oljetåk
• Sure gasser

Disse urenheter kan forårsake katalysatorforgiftning eller blokkering av porens struktur.

Under komplekse driftsvilkår er det derfor vanligvis nødvendig å opprette egnede forhåndsbehandlingssystemer, for eksempel:

• Støvfjerning
• Fjerning av vann
• Filtrering
• Avsløring

Å forlenge katalysatorens levetid.

Forskjeller mellom CARULITE 200 og MINSLITE-BG

CARULITE 200 fra Carus og MINSLITE-BG fra MINSTRONG er begge ozoner med høy ytelse av mangan-kobber katalysatorer som brukes i industriområder.

Hovedparametersammenligningen er som følger:

Samanlikning	CARULITE 2000	MINSLITE-BG
Produser </Td>	CARUS	MINSTRONG
Katalysatorsystemet	Mangankobber	Mangankobber
Innhald av aktiv komponenter	Nå til 100%	Nå til 100%
Særlig overflate (BET)	200–250 mR/g	180-230 m pr/g
Styrke	≥97%	≥ 95%
Partikkelstørrelsesspesifikasjoner	4×8 maske, 8×14 maske	4×8 maske, 8×14 maske, 12×20 maske

Sammenlignet med noen vanlige ozonnedbrytingskatallere

• Høyere aktivitet i mangan-kobbersystemer
• Høgere innhald
• Høyere spesifikk overflateade
• Bedre mekanisk styrke
• Mer egnet til industriell kontinuerlig drift

I noen store spillvannsbehandlingsprosjekter er begge typer katalysatorer blitt utbredt.

Spørsmål: Ofte stillte spørsmål om katalysatorer

Vil ozon nedbrytningskatalysatorer bli brukt?
Selve katalysatoren deltar ikke teoretisk i permanent forbruk, men under langsiktig drift, den kan gradvis deaktiveres på grunn av kontaminering, forgiftning eller strukturell aldring.

Blir ozonnedbrytningskatalysatorer påvirket av vann?
Aktiviteten til noen katalysatorer kan redusere i miljøer med høy fuktighet, så fuktighet er en av de viktige indikatorene for industrikatalysatorer.

Kan aktivt karbon erstatte ozon nedbrytningskatalysatorer?
Vanligvis ikke. Aktivt karbon fjerner hovedsakelig ozon ved adsorpsjon, mens ozon vil kontinuerlig oksidere karbonmaterialet, så levetiden er begrenset.

Kan ozon nedbrytningskatalysatorer regenereres?
Noen katalysatorer kan gjenvinne en del av sin aktivitet ved oppvarming eller rensing under små forurensningsforhold, men etter alvorlig forgiftning, er vanligvis nødvendig utskiftning.

Kan ozon nedbrytningskatalysatorer håndtere ozon med høykonsentrasjon?
Ja, men en passende katalysator må være konstruert etter ozonkonsentrasjon, temperatur og strømningshastighet.

Konklusjoner

Ozon nedbrytningskatalysatorer er en type funksjonell katalytisk materiale som effektivt kan nedbryte ozon under romtemperaturforhold. .. Deres kjerneevne avhenger av det katalytiske systemet, innholdet av aktive komponenter, bestemt overflateareal, mekanisk styrke og produksjonsprosess.

Med den kontinuerlige utvidelsen av industrielle ozonanvendelser, Høytydende nedbrytningskatalysatorer brukes i stor utstrekning i spillvann, drikkevann, halvledere, medisinsk behandling og områder for behandling av eksos.

I industrielle bruksområder, med rimelig utvelging av katalysatorsystemer og optimering av katalysatoren, og innføring av egentlige forhåndsbehandlingssystemer er av stor betydning for å forbedre effektiviteten for ozonrensing og redusere driftskostnadene.