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塔式鼓泡反应器混合法

臭氧发生器提供的臭氧源能否得到充分应用，是臭氧工程技术人员研究的重要课题，也是经过长时间的实践运行所积累经验。常用的投加方式有：鼓泡法、射流法、涡轮混合法、尼可尼混合法等方式。

鼓泡法

鼓泡法一般有塔式鼓泡和池式鼓泡两种（又称汽 - 液反应器）。

1.塔式鼓泡反应器

设计必须先考虑总工艺之后，才能确定一座气液接触器（反应器）的尺寸。工艺是间歇的、半间歇的，还是连续的？间歇处理是在接触器内加入反应剂，反应后取出产品的一种加工过程。这种方法难得用于臭氧化，因为臭氧一般要求连续供应，由此导致考虑半间歇操作。普通半间歇臭氧化程序是将液体装入反应器，然后连续投加臭氧直到反应完成。连续处理是将反应剂同时加入和取出。这种连续臭氧化处理的一个例子是饮水净化，此时臭氧气投加到水中，随水连续流过反应器槽。

有关工艺类型的决定要同臭氧反应器的选择相一致。选择的气 - 液接触器（反应器），在很大程度上受特定臭氧化反应的动力学和传质之间关系的制约。这一控制机理表明，在某种程度上该型接触器可以使用。如果臭氧吸收带有快反应，需要有大的界面面积来促进臭氧传质，所以，可以优先选用填料塔。另一方面，如果反应速率慢，从而大的液相容积（储液量）有益，鼓泡塔更有效。表 5-1 列出常用气液接触器（表内“转化”一词指反应剂转换到中间产物或最终产品的百分数，而不是指臭氧从气相向液相的转化）。

表 5-1 气液系统接触器及其特性

当设计一座气液系统时，设计者必须做多种考虑。这些要考虑的问题包括：气体和液体流量要满足生产规程、传质和化学反应关系；最后，选定一种将以最经济方式进行的气液接触器和操作方法。

在选择气液接触器过程中，需要考察以下一些参数对传质的影响：比界面面积 a ，传质系数 k L ，分散相的溶解度，溶质的扩散系数和分散相储存量。其他间接影响传质的因素有：分散相表面速度，气泡直径和速度。一些研究者还逐一评述了为臭氧使用的各种接触器。这些参考文献可用来查阅设计公式。下面将对表 5-1 所列的接触器给以讨论，并将提出一般设计构想。

1.1 填料塔

填料塔是立罐内装以填料，来分散气流和水流，并促进混合。用于气体净化的填料塔，通常称作吸收塔，一般以气液逆流方式运行。从乙醇胺液中吸收二氧化碳和硫化氢便是一例。

某些填料也可以起催化剂作用来促进反应。当三氧化二铁催化剂用于填料塔内，同惰性填料相比，提高了臭氧氧化酚水溶液的臭氧利用率。填料塔采用逆流运行，但是带催化的填料塔逆流顺流操作都可以。在后一种情况下同向升流和同向降流操作都能遇到。升流可提供较好的气液混合，但会碰到压降较高和流量限制问题。同向降流以连续气相和分散液相方式通过催化填料，通常称作“滴滤床反应器”。填料塔可提供大的界面面积，因此，它们适用于受传质控制的反应。它们不需要大的压降，但在运行范围方面多少有些受限制。因为液体和气体基本上在同一通道内通过塔填料，对于有效运行来说，液体和气体负荷的范围较窄。塔内可能发生孤立温度偏离。

臭氧化处理对矿泉水水质影响

近几年来，我国矿泉水的生产实践，使人们认识到饮用天然矿泉水的生产比一般饮料难，其原因是矿泉水产品不能加防腐剂，不能加热灭菌而且生物指标要求达到"双零"。因此微生物污染问题一直困扰着矿泉水生产厂家，要解决微生物污染问题必须采用系统工程，包括水源、环境、技术设备、管理等一系列问题，其中最关键的问题是如何消毒灭菌。

解决矿泉水中细菌的方法有二种：

（1）物理方法：采用膜过滤技术，只要膜的孔径小于细菌直径，这种膜可以有效地阻溜细菌；

（2）化学方法：采用紫外线和臭氧消毒灭菌，其中臭氧消毒是目前国内外矿泉水生产过程应用最普遍的灭菌消毒方法。

臭氧消毒在水处理中的应用

臭氧用于消毒处理已有很长的历史，十九世纪末有人开始用臭氧进行饮水处理，七十年代中期欧洲已有500多个臭氧处理厂，到目前已有3000多个水厂用臭氧处理饮水。国内外食品工业包括矿泉水生产也广泛应用臭氧消毒灭毒。

臭氧的特性

臭氧是淡青色不稳定的气体，溶于水但溶解度小。臭氧的氧化还原电位（2.07V）仅次于氟（2.87V）,但高于二氧化碳(1.5V)，它是一种强的氧化剂和消毒剂：臭氧的稳定性差，将溶解臭氧的水溶液放置，臭氧的浓度会随着放置的时间延长而下降。有人试验：当室温20℃，臭氧水的PH为7.6,水温10～15℃，绘制臭氧水的浓度随着时间变化的曲线，测其半衰期为36分钟，由于臭氧半衰期短，易于分解，在水中无残留物，故适用于矿泉水、饮水、饮料、食品等的消毒。 1.3 臭氧的灭菌效果臭氧水溶液具有很强的杀菌作用，所需的浓度低，作用快。当其浓度达到2mg/L左右，作用1分钟，可将大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、细菌的芽胞、黑曲霉、酵母等微生物杀死。