Conocimientos básicos de la cámara de prueba de envejecimiento por ozono.
El ozono (03) fue reconocido gradualmente por el hombre a partir de 1840. El ozono está compuesto por tres átomos de oxígeno. Tiene un alto potencial redox, por lo que tiene una fuerte capacidad oxidante. Puede degradar una variedad de impurezas en el agua y matar una variedad de bacterias patógenas, mohos, virus y larvas de moluscos Beida. (hasta un 98%) y organismos acuáticos como pulgas de agua, anélidos oligoquetos, rotíferos de pulgas de agua, etc. Por ello, ya en 1886 se llevaron a cabo experimentos de esterilización con ozono en Francia. En 1893 se puso en funcionamiento en los Países Bajos una planta depuradora de agua de 3 m3/h. La planta de tratamiento de agua con ozono construida en Niza, Francia, en 1906 estuvo en funcionamiento hasta 1970. La planta acuática de Niza está considerada como "la cuna del tratamiento de ozonización del agua potable". En 1908, mi país instaló un generador de ozono de Siemens de Alemania en la planta de agua de Fuzhou. En 2012, había miles de plantas de tratamiento de agua con ozono en el mundo. En 1980, se construyó en Montreal, Canadá, una gran planta de agua con un suministro de agua diario de 2,3 millones de toneladas y un consumo de ozono de 300 kg/h. construido en países desarrollados y países en desarrollo. Solo hay unas pocas aplicaciones a pequeña escala en el país. Desde la década de 1980, un pequeño número de plantas de agua potable en nuestro país han adoptado el método del ozono, como la planta de agua de Beijing Tiancun (15 kg03/h), la planta de agua de Kunming (33 kg03/h) y algunas plantas de agua internas de industrias y minería. Empresas como Daqing Oilfield y Shengli Oilfield, Yanshan Petrochemical y otras plantas de agua también tienen equipos de ozono en funcionamiento. En comparación con la escala de países extranjeros, sólo se puede decir que nuestro país está todavía en su infancia.
Algunos fabricantes utilizan generadores de ozono extremadamente simples para tratar el agua embotellada. No saben nada sobre la concentración de ozono que generan y la concentración de ozono soluble en agua después del tratamiento. Difícil de aplicar. El autor también entrevistó una planta de agua mineral con una capacidad de agua de 5 toneladas por hora. La unidad de diseño eligió un generador de ozono de 100 g03/h. Sin embargo, el tiempo de permanencia del agua en el dispositivo de absorción de contacto fue de sólo unos segundos. Como resultado, el agua tratada no estaba calificada. Una gran cantidad de gases de escape de ozono se desbordó de la sala de llenado, imposibilitando el trabajo de los trabajadores.
También hay procesadores de agua domésticos producidos por algunos fabricantes, tanto en términos de concentración de oxígeno como de tiempo de procesamiento, es dudoso que dichos procesadores de agua puedan producir agua potable calificada. Por tanto, es sumamente importante comprender correctamente los procesos físicos y químicos del ozono en el agua y el proceso bioquímico de esterilización con ozono. Dado que el mecanismo de disolución del ozono en el agua y el impacto del ozono en el intercambio de materiales en las células biológicas son extremadamente complejos, este artículo no puede discutirlo en detalle. Solo proporciona una discusión general sobre la esterilización con ozono.
Entre ellos: u: tasa de transferencia de masa, que puede determinarse por la cantidad de ozono G transferido de la fase gaseosa a la fase líquida en un tiempo t, es decir, dG/dt. K: coeficiente de transferencia de masa, F: superficie de contacto entre la fase gaseosa y la fase líquida, △C La potencia en el proceso de transferencia de masa puede determinarse por la diferencia de concentración de ozono en condiciones reales y en equilibrio (es decir, la diferencia entre las concentración de ozono en el agua y concentración de ozono en la fuente de ozono (cuanto mayor sea el valor, mayor será la velocidad de transferencia de masa).
El análisis de la ecuación general de transferencia de masa muestra que, en primer lugar, para disolver la mayor cantidad posible de ozono en agua, se debe aumentar al máximo la superficie de contacto F entre el ozono y el agua, y esto es determinado por el dispositivo de contacto.
En segundo lugar, △C muestra que cuanto mayor es la concentración del generador de ozono, más propicio es para la absorción de ozono por el agua.
En tercer lugar, el coeficiente de transferencia de masa K es relacionado con muchos factores. K (coeficiente de transferencia de masa total) es la suma del coeficiente de transferencia de masa en fase gaseosa K gas y el coeficiente de transferencia de masa en fase líquida K líquido. Dado que el ozono es un gas de baja solubilidad, K gas puede ignorarse. Según la ley de Henry Dalton, el K líquido es una función compuesta de múltiples parámetros físicos.
K líquido = f (T, P, u, w, p, ó)
La cantidad de ozono disuelto es directamente proporcional a la presión del gas P e inversamente proporcional a la del agua temperatura t.
A medida que aumenta la velocidad lineal relativa de las dos fases, el área de superficie de contacto F de la fase gas-líquido y su velocidad de actualización también aumentan, pero el tiempo de contacto entre cada burbuja y el líquido disminuirá, por lo que del efecto integral Parece que la velocidad lineal relativa del gas-líquido debe mantenerse dentro de un cierto rango.
La viscosidad u del líquido, la densidad p y la tensión superficial de interfaz entre gas y líquido. El aumento puede reducir la velocidad de renovación de la superficie de la interfase y, en consecuencia, reducir el K líquido, por lo que Km es inversamente proporcional a u, p, o. Para diversas aguas potables, este elemento puede ignorarse.
En la aplicación, debemos prestar atención a los dos parámetros de temperatura y presión del aire. Al diseñar el dispositivo de contacto, debemos prestar atención a la velocidad relativa del flujo de agua y del aire, especialmente la temperatura, porque. Las altas temperaturas no solo provocan que el agua absorba el ozono con menor eficacia, sino que el propio ozono se descomponga debido a las temperaturas excesivas.
Ha habido ejemplos en China donde los intentos de utilizar ozono para tratar agua a temperaturas de 70°C no lograron ningún resultado.
En 1894, Mailfert calculó la siguiente concentración de ozono en agua basándose en informes experimentales anteriores: Temperatura (℃) O 11,8 15 19 27 405560
Solubilidad (L gas/L agua) 0,64 0,5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O Este conjunto de datos es generalmente lineal y muestra que la solubilidad del ozono en agua es aproximadamente de 10 a 15 veces mayor que la del oxígeno.
Venosa y Opatken señalaron que la relación básica que determina la solubilidad del ozono (o de cualquier gas) en un líquido es la ley de Henry. Es decir, a una determinada temperatura, el peso de cualquier gas disuelto en un volumen conocido de líquido será proporcional a la presión parcial del gas sobre el líquido.
Y de esta ley se puede deducir la conclusión: a temperatura y presión estándar, la solubilidad del ozono es 13 veces mayor que la del oxígeno.
Se puede concluir de la Ley de Henry: Para aumentar la solubilidad del ozono en agua, se debe aumentar la presión parcial del ozono en toda la fuente de gas, es decir, se aumenta la concentración de la fuente de ozono. Si la concentración de la fuente de ozono no es suficiente, el tratamiento no importa cuánto tiempo pase, la concentración de ozono en el agua no se puede aumentar (porque se ha alcanzado el equilibrio de concentración).
De la discusión anterior, podemos sacar las siguientes conclusiones:
1 Para garantizar el efecto de esterilización, se debe mantener una cierta concentración de ozono en el agua y el tiempo de tratamiento. garantizado.
2. Para asegurar una determinada concentración de ozono en el agua es necesario asegurar:
a. Concentración de fuente de ozono.
b. una determinada temperatura.
c. La temperatura del agua no puede ser demasiado alta.
d. La superficie específica del ozono en el agua debe ser lo más grande posible para aumentar las oportunidades de contacto entre el ozono y el agua.
Según la experiencia de aplicaciones nacionales y extranjeras, los parámetros recomendados para el tratamiento de desinfección del agua potable para la calidad general del agua son: concentración de ozono soluble en agua 0,4 mg/L, tiempo de contacto 4 minutos, es decir, el valor CT es 1,6 . La dosis de ozono es de 1 a 2 mg/l y la temperatura del agua es preferiblemente inferior a 25 °C. Las normas de la antigua Unión Soviética estipulaban que la concentración de ozono en el agua potable no debía ser inferior a 0,3 mg/l. La industria del agua embotellada de mi país recomienda una concentración de ozono de 0,3 mg/L en el agua embotellada durante el llenado. 2. Tres dispositivos de contacto de uso común y sus efectos Como se mencionó en la sección anterior, el propósito fundamental del dispositivo de contacto es garantizar. que el ozono tenga la mayor solubilidad posible en agua. Por esta razón, es necesario que la superficie de contacto entre el ozono y el agua sea lo más grande posible y que tenga un tiempo de contacto suficiente. Por lo tanto, los requisitos básicos para el dispositivo de contacto son: <. /p>
1. Para garantizar el efecto óptimo de absorción de ozono.
2. Cuando el dispositivo de contacto está funcionando, los parámetros del proceso son fáciles de controlar, el trabajo es estable y la seguridad es buena.
3. El menor consumo energético (potencia necesaria para mezclar o transportar agua y gas).
4. El menor volumen tiene la mayor capacidad de producción.
5. La estructura es simple, los materiales son baratos y los costos de fabricación y mantenimiento son bajos.
Existen tres dispositivos de contacto de uso común: torre de burbujas o piscina: eyector de agua (tubo venturi) y mezclador de espiral fijo (simple o combinado): agitador o bomba de espiral: también existen dos tipos Se utilizan los anteriores en serie, y la introducción es la siguiente: l. Método de burbuja: el tratamiento de agua a gran escala utiliza tanques de burbujas y el tratamiento de agua a pequeña escala utiliza torres de burbujas. Requiere que el burbujeador tenga un poro pequeño (de varias micras a decenas de micras). tamaño) tamaño de los poros Para aumentar la superficie específica del ozono, también se requiere que las aberturas se distribuyan uniformemente para que el agua y el gas entren en contacto total, especialmente cuando se utilizan múltiples distribuidores de gas en la piscina burbujeante. Al mismo tiempo, generalmente se requiere que la profundidad del agua desde la superficie del agua hasta la superficie del distribuidor de gas no sea inferior a 4-5 m para facilitar el contacto total entre el aire y el agua.