Ozone (OveFLT:0)3FLT:1) הוא אחד החמצן החזק ביותר זמין לטיפול במים, ביעילות להרוס חיידקים, וירוסים, contaminants אורגני, ומיקרו-פולנטים מבלי להשאיר שאריות מזיקות.למרות יעילותו, היישום המעשי של אוזון אינו מוגבל על ידי אתגר בסיסי: פירוק הגז למים ביעילות יש רמות נמוכות כל כך (כלומר, ירידה משמעותית) של צריכת אלכוהוליות נמוכה יותר מאשר לחץ על פני השטח של פחות ממרחק של צריכת אלכוהול, עם מגבלות מהירות נמוכה יותר מאשר לחץ דם בינוני, עם מגבלות על פני השטח של פחות, לחץ דם בינוניות, עם לחץ דם בינוניות, לחץ דם בינוני, עם לחץ דם בינוני, על פני השטח של פחות ממרחק של פחות ממרחק של פחות ממרחק של פחות ממרחק של פחות ממרחק של פחות ממרחק של צריכת אלכוהולי, עם לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם בינוני, באופן שיטתי של צריכת אלכוהולי, באופן שיטתי של צריכת אלכוהולי, באופן שיטתי של צריכת אלכוהולי, באופן שיטתי של צריכת אלכוהולי, באופן שיטתי של צריכת אלכוהולי, לחץ דם בינוני, לחץ דם נמוך יותר מאשר לחץ דם בינוני, לחץ דם נמוך יותר מאשר

אתגרים ב-Ozone Dissolution

פירוק האוזון למים נשלט על ידי עקרונות העברת ההמונים דו-פפז.על פי חוק הנרי, ריכוז שיווי המשקל של האוזון במים הוא פרופורציה ללחץ החלקי שלו בשלב הגז, אך השגת איזון זה בפועל הוא קשה.

הגבלת העברה

(ב) כדי להיות יעיל, עליו לחצות לראשונה את ממשק הגז-השקה (מגעי בועות מסורתיות מייצרים בועות גדולות יחסית שעולים במהירות, הגבלת זמן מגע ואזור בין-גזעי.המס הכולל אינו מספיק (FLT:0Kua 30: 8LFLT 1LFLT: 2aFLT 3) הוא פרמטר קריטי; ערכים נמוכים כי המשמעות היא חלק גדול של גזים-DV5 LTFactrlimatetortorter: 7.

חוסר יכולת ופירוק

לאחר שהתפרק, אוזון במהירות מתפוגג אל רדיקלים הידרוקסיל (OH) ומינים חמצן תגובתיים אחרים, במיוחד בנוכחות של זיהומים, pH גבוה או טמפרטורות גבוהות. בעוד רדיקלים אלה מועילים לחמצן, נטייה מוקדמת בשלב הגז או בממשק הבועות מפחיתה את כמות האוזון הזמין לפירוק.

עלויות אנרגיה וכלכליות

דור אוזון באמצעות פריצה או פוטוליטיזה UV צורכת אנרגיה חשמלית משמעותית (בדרך כלל 10-20 קילוואטה לק"ג של OFLT:0303FLT:1) פיזור יעיל נוסף מדגימה את העלויות האלה כי יותר אוזון חייב להיות מיוצר כדי לענות על המינון המסוים הנדרשת.בנוסף, מערכות טיפול גז (קטליטי או ממורסים תרמיים) נדרשים ללכוד לא מחוסנים, ולהפחית את צריכת החשמל באופן ישיר, ולהפחית את הפחתת עלויות התפעולית.

חומרים חדשניים Enhancing Ozone Dissolution

בעשור האחרון, החוקרים פנו לחומרים מתקדמים כדי להתגבר על המגבלות של אנשי קשר קונבנציונליים.המוקד היה על הגדלת שטח פני השטח הספציפי להעברה המונית, שליטה בגודל בועה, ייצוב ממשק הגז-השקה, ואפילו קידום באופן קטליטי של האוזון לקיצוניות על פירוק.קטגוריות המבטיחות ביותר כוללות מזכרי קרמיקה, ציפויים הידרופיליים, וטווח של חומרים ננו-מדומים.

המונחים: Ceramic Membranes

קרמיקה פורה (אלמברלי:02033) קרמיקה, בדרך כלל, עשוי מאלומיניום (אלרמב"ל:02 ;2 ⁇ FLT 3:2 (אלר'ומבליט:02FLT:2FLT:1 ), או סיליקון (SiC), הופיעו כ פריצת דרך לפירוק חומרים אלה הם באופן כימי בדיוק לכדי תצורה של מים מכניים, רק במעט, כאשר הם יכולים להיות נשלטים, רק עם כמה מילימטרים, או יותר מנפחים, רק עם כמה מילימטריים, רק מנפחים, רק עם כמה מילימטרים, אונקמיים, רק מילימטרים, רקמות, רקמות, או יותר ממין, כמה מילימטריים, רק עם כמה מילימטרים, אונקמיים, רקמות, כמה מילימטרים, כמה מילימטרים, רק מילימטרים, כמה מילימטריים, רק מילימטריים, כמה מילימטריים, אונקמיים, רק מילימטריים, רק מילימטריים, רקמות, אונקמיים, אונקמיים, אונקמיים, כמה מילימטריים, אונקמיים, אם הם רק מילימטריים, או

(ה) מחקרים הראו כי אנשי קשר מזכרים יכולים להשיג:0.KFLT:1Lreaph:2acioFLT 3 ערכים מעל 200 hrcioFLT:4 -1FLT:5 - סדר גודל גבוה יותר מאשר בועות בועות רגל (Double) מגובהם של חומרים קרמיקה (Lim) ו- 10; 000) לעומת זאת, לדוגמה, מחקר של LT6 LT1, 000 LT5 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

הידרופיליק קוטינגס ו- Surface Modifications

מכיוון שגז האוזון הוא הידרופובי, שיפור המהירויות של פני השטח מגע יכול להקל על התחבורה של מולקולות אוזון על פני ממשק הגז-liquid. חוקרים פיתחו ציפוי הידרופילראלי – לעתים קרובות בהתבסס על פוליאתילן גליקול (PEG), בועות פוליוויניל אלכוהול (PVA), או פולימרים ממולאים - כי הם מחוברים זהה באופן שווה לחומרים מגע (למשל, ציפוי מים קצרים יותר, בין כדורעף, או פחמן).

אסטרטגיה נוספת כוללת מיצוי של פולימרים עשירים או סולפטניים על פני השטח membrane. ציפויים כאלה לא רק לשפר את הגמישות, אלא גם ליצור שכבת לחות המדכאת את זיהום האוזון על פני השטח.תוצאות ניסיוניות מ FLT:0Kim et al. (2020)FLT:1 הוכיחו כי פוליסת (sulfonbn) במיוחד לטבוליטמין דלקת ריאות (Fonn) בהשוואה ל-PTN) בטמפרטורה גבוהה יותר מאשר דלקתית של 26%) בהשוואה ל-PTNRAFLT (מפרקים).

חומרים מבנים ו- Catalytic growth

חומרים ננו-מבנים מציעים יתרון כפול: הם מספקים אזורי משטח ספציפיים מאוד עבור מגע גז-ליקוויד, והם יכולים לזרז את המרה המהירה של האוזון לתוך רדיקלים הידרוקסיל תגובתיים מאוד (OH) בממשק.סינרגיה זו רצויה במיוחד בתהליכים חמצון מתקדמים (AOPs) שבו נדרש דור קיצוני מהיר.

Metal Oxide Nanoparticles

(ב) ,(א) , ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

פחמן ננופס וגביע

(החומרים) כולל צינורות פחמן רב-קיר (MWCNTs) ו- oxideene (GO), בעלי מוליכות חשמלית מעולה ואזור משטח גבוה.כאשר משולבים לתוך membranes מורכב, הם יכולים לשפר הן את ההעברה ההמונית והן את הפעילות הקטליטית. Graphene oxide, במיוחד, יש שפע של קבוצות פונקציונליות המכילות חמצן המכילות חמצן (OH, OH-CO) שמקדמות את OPTS3: FRA-FRA-Fra 2.

Metal-Organic Frameworks (MOFs)

MOFs הם חומרים גבישיים ⁇ עם גודל טונהל ומשטחים פנימיים פונקציונליים. MOFs מסוימים, כגון ZIF-8 ו MIL-53, הוכיחו את היכולת למודעות ולרכז אוזון על פני השטח הנקבובי, ולאחר מכן על ידי שחרור מבוקר לתוך מים.אפקט "מטען-אזור" זה יכול לנפץ תנודות באספקת גז ולשפר את הפירוק הכולל הראה אפילו טיפול ראשוני עבור קיבולת של מספר שעות ריכוזית, אפילו עבור פעילות גופנית-או-או-או-או-מפרק קבוע.

מכניזם של דיספתרון משופר

הבנת האופן שבו חומרים חדשניים אלה משפרים את פירוק היא קריטית לבחירת הטכנולוגיה הנכונה ליישום מסוים.ניתן לחלק את המנגנונים הבסיסיים לשלוש קטגוריות:

  • (FLT:0) increaseed Interfacial Zone:BuildFLT:1 ; פורוס membranes וננו-חומרים ליצור צפיפות גבוהה של ממשקים נוזליים בתוך נפח קטן.לדוגמה, מודול קרום קרמיקה עם pores sub-micron יכול לספק שטח מסוים של 10,000-50,000 מ"ר / m3, בהשוואה ל -100-500 מ"מ / m2 ב ריבוע זה באופן ישיר.
  • (FLT:0) שטף גודל: חומרים אשר מקדמים משטחים הידרופיליים (מתקני, ננו-מבנה) מורידים את המתח על פני השטח ביציאה, מה שגורם לבועות להדח בקוטרים קטנים בהרבה (במרחק לעשרות ננומטרים). בועות קטנות יותר יש לחץ פנימי ומהירות עלייה איטית יותר, נותן זמן רב יותר לחצות את הממשק לפני השבר.
  • (ב) [הדור הרדיקלי]: [ה] [ה] [ה]] [ה]] [ה]] [הדור] ה-[[הדור]: [הדור] [ה] [הדור] ה-[[הדור]:] [הדור]: [ה] [הדור] [הדור] ה-[[הדור]]]]] הוא] ה''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''''

מנגנונים אלה אינם בלעדית הדדית; חומרים מתקדמים רבים משלבים את כל השלושה.לדוגמה, MnOFreaveLT:0.2FLT:1-קומברה קרמיקה בו זמנית מספק אזור בין-גזעי גבוה, מייצרת בועות קטנות באמצעות הציפוי ההידרופילי שלו, וממירים באופן קטליטי את האוזון לקיצוניות, וכתוצאה מכך יעילות פירוק כוללת שיכולה לעלות על 99%.

יישומים והטבות

פירוק האוזון המשופר שניתן על ידי חומרים חדשניים אלה מתורגם ליתרונות מוחשיים על פני מגוון רחב של יישומי טיפול במים.

טיפול במים

באגן אוזון קונבנציונלי, יעילות העברת האוזון היא בדרך כלל 60–80%. החלת עם מזכרי קרמיקה יכולה להגביר את הדמות ל-95-99%, המאפשרת שירותים להפחית את יכולת הגנרטור של האוזון ב-25-40% תוך עמידה באותם מטרות חיטוי.זה חותך את עלויות ההון והצריכה האנרגטית יותר, את החמצן המונע מקטליטי מזיהומים לחיטוי על ידי הפסקות לחיטוי עצמיים וטעימים ביעילות יותר מאשר תרכובות.

שפכים של Oxidation ו- Advanced Oxidation

AOPs מבוסס אוזון הם חיוניים להסרת עקבות אורגניים (למשל, תרופות, להבה retardants) בתוכניות לשימוש במים. nanostructured membranes הוכח להשיג > 90% הסרת תרכובות כמו carbamazepine ו sulfazole מים עם מינונים של 1-2 מ"ג / L, בעוד O קונבנציונלי דורש רק 3 מ"ג / 5 ליטרים של היווצרות של אוגדוז.

מעבד תעשייתי מים ומגדלי קירור

במגדלי קירור, האוזון משמש לשליטה ביופוץ וסקאלה ללא כימיקלים מסוכנים. ציפוי הידרופילי על משטחי מגע משפרים את פירוק האוזון, שיפור השליטה ביופיל תוך הורדת אוזון מפליטת גז (אשר יכול לפגוע בציוד סמוך).שיעורי העברת המסה הגבוהים של מנברינס קרמיקה גם מאפשרים יותר מגעים קומפקטיים, צמצום טביעת הרגל של מתקנים מתאימים במתקני חלל.

חקלאות Aquaquare והורנטיקה

בתיקון מערכות תרבות קוהור, האוזון עוזר לשלוט פתוגנים ורמות אמוניה.הדיוק המוצע על ידי פירוק מבוסס membrane מונע אוזון שאריות רעילים מפני פגיעה דגים.חומרים המבוססים על MOF הם אטרקטיביים במיוחד כאן כי הם יכולים לספק אספקת אספקת אוזון נמוכה, התאמה לטיפול מתמשך נמוך-דוז הנדרש במערכות ביולוגיות רגישות, בדומה לטיפולים דלים, ללא טיפול כימי.

יתרונות קוונטיים שנצפו בפיילוט ובמחקרים בקנה מידה מלא כוללים:

  • ירידה של 50–70% בצריכת האנרגיה לדור האוזון ושילוב
  • 80% ירידה בריכוז אוזון גז (הפחתת דרישות הריסה)
  • 30–50% שימוש כימי נמוך יותר לטיפול לאחר טיפול (למשל, צורך מופחת במימן peroxide ב AOPs)
  • חיי מגע מורחבים בשל שילוב של אינטונציה כימית ונקיות של חומרי קרמיקה / פחמן

כיוונים עתידיים

בעוד החומרים שנדונו כבר עוברים ממעבדות מחקר להפגנות טייסות, כמה התפתחויות מרגשות נמצאים באופק:

קידוד חכם ואחראי

החוקרים מפתחים ציפויים שמשנים את הידרופיליות שלהם בתגובה לכימיה מים או ריכוז אוזון.לדוגמה, מצחצחות פולימרים שמתגות הידרופובית הידרופילי כאשר חשופים לאזון יכול לבודד את גודל הבועות העצמי ואת קצב הפירוק, אופטימיזציה של ביצועים בזמן אמת.חומר חכם כזה יכול לחסל את הצורך במערכות בקרה מורכבות.

בדידות עצמית ושפע גדול יותר

מחסום אחד לאימוץ של מזכרים מהונדסים מזורמים מופרע בחומר אורגני טבעי (NOM) או חומרים לא אורגניים.חומרים עתידיים עשויים לכלול photocatalytic (למשל, TiOphalLT:02FLT:1) או פונקציות אלקטרוכימיות עצמיות כי פירוק מופרעים במהלך מחזורי המפרק, תוך שימוש באוזון שכבר מוצג על גבי שכבות של ניקוי אופטיות.

המונחים: bio-Inspired Surfaces

הטבע מציע פתרונות אלגנטיים להחלפת גז - דגים, למשל, להשיג שיעורי העברת המונים גבוהים באופן יוצא דופן באמצעות מבנים היררכיים.מדענים משכפלים את העיצובים האלה באמצעות 3D-rated bio-meticsמצופה מחומרים שאינם מתאימים ל-Uzone.

שילוב עם אנרגיה מתחדשת

מערכות פירוק אוזון יעילות מאוד הן שותפים אידיאליים לדור אוזון המופעל על ידי השמש.כי הם ממזערים את המינון האוזון הנדרש ואת האנרגיה לגרם של אוזון מומס, הם מאפשרים טיפול במים צחיח באזורים מרוחקים או אסון- סוללות "אוזון" מבוסס MOF, אשר מאחסנים אוזון בלחץ נמוך בטוח יכול עוד להתנתק מדור לדור חלק, פירוק מקורות כוח מתחדשים.

מסקנה

האתגר של פירוק האוזון ביעילות למים הוא נתקל בדור חדש של חומרים מתקדמים - ⁇ קרמיקה קרמיקה, ציפוי הידרופילי, וזרזים nanostructured - כי לשפר באופן דרמטי העברה המונית, להפחית את גודל הבועה, וקטאז תגובות רדיקליות. החידושים האלה מאפשרים מתקני טיפול במים להשיג חיטוי גבוה יותר וביצועי חמצון עם אנרגיה נמוכה יותר וכימיקלים, תוך צמצום גם של תפקוד סביבתי וניקוי עצמי יעיל יותר, כמו גם מהירויות גבוהות יותר של מחזוריות גבוהות יותר של פני השטח, כמו גם ציפויות יעילות יותר של מחזוריות.