臭氧混合塔的工作原理是怎樣的?-杭州鑫凱
2025-02-18 15:00:04
admin
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臭氧混合塔的工作原理主要基于氣泡擴散、傳質、填料強化等原理,通過多種機制協同作用,實現臭氧與液體的高效混合,具體介紹如下:
氣泡擴(kuo)散(san)原理(li)
臭(chou)氧氣泡(pao)產生(sheng):臭(chou)氧(yang)氣(qi)(qi)體(ti)通(tong)過安裝(zhuang)在混合塔底部的(de)(de)布氣(qi)(qi)裝(zhuang)置,如微孔曝氣(qi)(qi)頭或穿孔管(guan)等,被分散成大量(liang)微小的(de)(de)氣(qi)(qi)泡(pao)釋放到塔內的(de)(de)液體(ti)中(zhong)。這些微小氣(qi)(qi)泡(pao)具有(you)較(jiao)大的(de)(de)比表面積,為臭(chou)氧(yang)與液體(ti)的(de)(de)接觸提供了更多(duo)的(de)(de)界面。
氣泡(pao)上升與(yu)擴散:氣(qi)泡在浮力(li)的(de)(de)作用下從混(hun)合塔底部(bu)向上緩慢上升(sheng)。在上升(sheng)過程中(zhong)(zhong),氣(qi)泡內的(de)(de)臭(chou)氧分子(zi)會向周圍的(de)(de)液體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)擴散(san)。由于(yu)氣(qi)泡內的(de)(de)臭(chou)氧濃(nong)度遠高(gao)于(yu)液體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)的(de)(de)臭(chou)氧濃(nong)度,根據分子(zi)擴散(san)原理,臭(chou)氧分子(zi)會從高(gao)濃(nong)度的(de)(de)氣(qi)泡內部(bu)向低濃(nong)度的(de)(de)液體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)遷移,從而(er)實現臭(chou)氧與液體(ti)(ti)的(de)(de)初步(bu)混(hun)合。
傳質原理
氣液(ye)界(jie)面形(xing)成:在(zai)氣(qi)泡與液(ye)體(ti)接觸的過(guo)程中(zhong),形成了氣(qi)液(ye)界(jie)面(mian)。臭氧分子要從氣(qi)相(xiang)進入液(ye)相(xiang),需要經歷從氣(qi)相(xiang)主體(ti)向氣(qi)液(ye)界(jie)面(mian)擴(kuo)(kuo)散、穿(chuan)過(guo)氣(qi)液(ye)界(jie)面(mian)、再從氣(qi)液(ye)界(jie)面(mian)向液(ye)相(xiang)主體(ti)擴(kuo)(kuo)散的過(guo)程。
傳(chuan)質推動力:傳質過程的(de)推(tui)動力(li)是臭(chou)氧在氣(qi)(qi)液(ye)(ye)兩相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)濃度(du)差(cha)。根(gen)據(ju)亨利定(ding)律,在一定(ding)溫度(du)下,氣(qi)(qi)體在液(ye)(ye)體中的(de)溶解度(du)與該氣(qi)(qi)體在氣(qi)(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)分(fen)壓(ya)成正比。當臭(chou)氧氣(qi)(qi)體以氣(qi)(qi)泡(pao)形(xing)式進入(ru)液(ye)(ye)體時(shi),氣(qi)(qi)泡(pao)內的(de)臭(chou)氧分(fen)壓(ya)較(jiao)高,而液(ye)(ye)體中初(chu)始的(de)臭(chou)氧濃度(du)較(jiao)低,形(xing)成了較(jiao)大的(de)濃度(du)差(cha),促使(shi)臭(chou)氧分(fen)子不斷從氣(qi)(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)向液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)轉移。
雙膜理論:該理論(lun)認為在(zai)氣(qi)(qi)液(ye)界面(mian)兩側分(fen)別(bie)存在(zai)著一層氣(qi)(qi)膜(mo)(mo)和(he)液(ye)膜(mo)(mo),氣(qi)(qi)膜(mo)(mo)和(he)液(ye)膜(mo)(mo)內的(de)流體處于(yu)層流狀(zhuang)態,臭氧分(fen)子通過(guo)氣(qi)(qi)膜(mo)(mo)和(he)液(ye)膜(mo)(mo)的(de)擴散是(shi)傳質(zhi)(zhi)的(de)主要阻力所(suo)在(zai)。在(zai)穩定狀(zhuang)態下(xia),臭氧分(fen)子在(zai)氣(qi)(qi)膜(mo)(mo)和(he)液(ye)膜(mo)(mo)中(zhong)的(de)擴散速率相(xiang)等,通過(guo)增加氣(qi)(qi)液(ye)接觸面(mian)積、減(jian)小液(ye)膜(mo)(mo)厚度等方式,可以提高(gao)傳質(zhi)(zhi)速率,使(shi)更多的(de)臭氧溶解到液(ye)體中(zhong)。
填料(liao)強(qiang)化原理
增加(jia)接(jie)觸面積:混合塔(ta)內的(de)填料(liao)具有巨大的(de)比(bi)表面(mian)(mian)積(ji),當含有臭(chou)氧(yang)氣(qi)泡的(de)液體(ti)通過填料(liao)層時,填料(liao)會將氣(qi)泡進一步破(po)碎和分(fen)散(san),使氣(qi)液接觸面(mian)(mian)積(ji)大幅增加。同時,液體(ti)在填料(liao)表面(mian)(mian)形成液膜,臭(chou)氧(yang)氣(qi)泡與(yu)液膜充(chong)分(fen)接觸,為臭(chou)氧(yang)的(de)傳質提供了更多的(de)場(chang)所,從而提高了臭(chou)氧(yang)與(yu)液體(ti)的(de)混合效(xiao)果。
延(yan)長接觸(chu)時間:填料層(ceng)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)使氣(qi)液兩相的(de)(de)(de)(de)(de)流動路徑變得曲折復雜(za),增加了氣(qi)泡(pao)在(zai)液體(ti)中的(de)(de)(de)(de)(de)停留時間。臭氧(yang)氣(qi)泡(pao)在(zai)填料層(ceng)中上升的(de)(de)(de)(de)(de)過程中,與(yu)液體(ti)有更(geng)多的(de)(de)(de)(de)(de)時間進行接觸和傳(chuan)質,使臭氧(yang)能夠更(geng)充分地溶(rong)解到(dao)液體(ti)中,進一(yi)步提(ti)高混合(he)效率(lv)。
湍流促進(jin):液(ye)體和氣泡在填料層(ceng)中(zhong)的流動會產(chan)生湍流現(xian)象,湍流可以破(po)壞氣膜和液(ye)膜,減小傳質阻力(li),使臭氧分子更(geng)容易從氣相向液(ye)相擴散。同(tong)時,湍流還能使液(ye)體中(zhong)的臭氧濃度分布(bu)更(geng)加均勻,有(you)利(li)于提高整(zheng)個混合(he)過程的效率。