馬魯銘：催化臭氧化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與思考

發(fā)布時間：2023-04-14人氣：

臭氧應(yīng)用于廢水深度處理，必須經(jīng)催化；催化劑發(fā)揮效果，必須具備“填料”功能；而保證高級氧化機制，還必須充分利用“•OH作用域”。簡單地說，催化臭氧化，對反應(yīng)區(qū)催化劑比表面積和孔隙率有嚴格要求。

上述，是催化臭氧化工程應(yīng)用的必要條件。我從事這一研究僅九年時間，以前課題組從事“催化鐵”研究，對“鐵刨花”很熟悉；但那時它是還原劑、反應(yīng)物，不需要具備填料功能，與現(xiàn)在的“催化劑整砌填料”有本質(zhì)不同。

傳統(tǒng)的催化臭氧化技術(shù)，忽視了“•OH作用域”，對“填料功能”強調(diào)不足。盡管我的研究生學位論文中都會強調(diào)臭氧催化劑，且大都在I區(qū)刊物上發(fā)表了論文；但我們真正的貢獻是實用填料開發(fā)，而不是催化機制機理。

“過渡金屬（羥基）氧化物是臭氧分解的催化劑”，這句話是我早期讀物理化學文獻獲知的，后閱讀廢水處理文獻發(fā)現(xiàn)結(jié)果相符，由此被我當作圣典；后來又擅自加了“有效”（分解）兩個字，并在各種場合宣揚。因此，可能得罪了一些宣稱活性炭、活性鋁為催化劑的廠家。在此辯白：即使不是高級氧化的催化劑，并不表明臭氧化過程中不起積極作用；前者強調(diào)的是理論概念。

上月，WR發(fā)表了“鐵基催化劑整砌填料：從機理到應(yīng)用”一文。此文發(fā)表，并不是我的計劃。因抗疫防控，博士生一年未進實驗室，現(xiàn)場的中試及以前的小試結(jié)果，你能不允許人家發(fā)表論文么？只好換個角度想：還有那么多人懷疑我們技術(shù)的機制和效果，全部坦白了，也就坦然了。那么，創(chuàng)新技術(shù)如何保護？就靠專利了！

催化臭氧化領(lǐng)域，我們有十項發(fā)明專利和二項實用新型專利授權(quán)（見清單）。其中七項涉及鐵基催化劑整砌填料，分為三類：1、表面改性方法（三項）：與傳統(tǒng)浸漬、燒結(jié)方法不同，我們催化成份是通過表面改性獲得的，這是我們長期研究的課題之一。2、單元化填料構(gòu)造（二項）：保護了鏤空區(qū)尺寸及功能，篩板的開孔率和孔徑范圍等等。3、填料（二項）：可能理解為填料功能，有發(fā)明和實用新型各一項，不僅保護了堆積密度、微通道孔徑、比表面積等范圍，而且保護了改性后γ-FeOOH層的厚度與覆蓋比等。大家知道：填料功能是通過其幾何外形實現(xiàn)的；我們又把保護范圍設(shè)置得很寬，因此后二類專利保護力度相當大。告訴大家：我曾學習過《專利法》、《專利審查指南》等文件，為了技術(shù)的健康發(fā)展，我樂意借助法律途徑辨別是非真假。

從工程工藝角度，催化劑整砌填料是反應(yīng)的內(nèi)因；而反應(yīng)器，是催化臭氧化的外因。我曾吃驚地發(fā)現(xiàn)，我們對此了解得甚少，由此限制了催化臭氧化效率的提高。除氧化反應(yīng)，反應(yīng)器中多相變化有：一相溶解（臭氧向水相溶解）；二相流動（氣泡上浮、水流動）；三種分解（臭氧在氣相分解、在液相無效分解；在催化劑區(qū)有效分解），如圖示。