臭氧老化试验箱的基本知识**章
1、水溶臭氧浓度与保持时间是**的必要条件
**医学科学院**卫生研究所马义伦教授等经过对炭疽杆菌,枯草杆菌黑色变种进行臭氧处理试验,总结出**动力学经验公式:dN/dt=-KNtMCN 其中:N:菌数t:时间C:水中臭氧浓度m、n是t与c的指数K:效率常数,也可表示**抗力。
由以上公式可以看出单位时间的**量是与水中臭氧浓度及处理时间的若十次疗成止比,可见K与N在不变动的情况下要达到**的目的,必须保证臭氧在水中浓度与一定的接触时间。
2、保证水中臭氧浓度的必要性
要保证臭氧在水中的浓度需要很多条件,大致有水温、气压、气液的相对运动速度、臭氧气作用在液体表面的分压、臭氧气的表面积、水的粘度、密度、表面张力等,其中有些因素,如水温、气压、臭氧气作用在液体表面的分压至关重要。也有的,如水的密度、粘滞度、表面张力等,在某一具体条件下是不变的,就可以不予考虑,现将其中关系简单介绍如下:
气液两相间的传质强度取决于分子与湍流的扩散速度,可以用一般传质公式表示:
u=dG/dt=KF·△C
其中:u:传质速度,可用在t时间内从气相传入液相的臭氧量G确定,即dG/dt。K:传质系数,F:气相与液相的接触表面积,△C传质过程中的动力,可用臭氧在实际情况下与平衡时的浓度差决定(即水中臭氧浓度与臭氧源中臭氧浓度差别越大,传质速度越大)。
分析一般传质方程式可以知道,首先要使臭氧尽多地溶入水中,就要尽量加大臭氧与水的接触表面积F,而这是接触装置决定的。
其次,△C说明臭氧发生器的浓度越高,越有利于水对臭氧的吸收·
第三,传质系数K则与多种因素有关,K(总传质系数)为气相传质系数K气与液相传质系数K液之和,而臭氧属于低溶解度气体,K气可忽略不计.而根据亨利一道尔顿定律,K液是多种物理参数的复合函数。
K液=f(T,P,u,w,p,ó)
其中臭氧溶解量与气体压力P成正比而与水温T成反比。
随着两相相对线速度的增大,气液两相接触表面积F及其更新速度也增大,但每个气泡与液体接触的时间会减小,因此从综合效果来看,气体-液体的相对线速度应维持在一个范围内较好.
液体的粘滞度u,密度p及气液间介面表面张力。的提高可使相间表面更新速度降低,并相应使K液减小,所以Km与u,p,o成反比,对于各种饮用水,此项可忽略不计。
在应用中,我们应关注温度、气压两个参数,而在设计接触装置时则应注意到水流、气流的相对速度,尤其是其中的温度,因为温度高了不但使水对臭氧的吸收效果下降,而且臭氧本身会因温度过高而分解。国内就曾发生过试图用臭氧处理70·℃的水温而没有取得任何效果的例证。
1894年梅尔费特(Mailfert)根据前人的实验报告求出以下臭氧在水中的浓度: 温度(摄氏度) O 11.8 15 19 27 405560
溶解度(L气/L水) 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O 这组数据大致里线性,而且表明臭氧在水中的溶解度大约是氧的lO-15倍。
威诺萨(venosa)与奥帕特金(Opatken)指出,决定臭氧(或任何气体)在某液体中的溶解度的基本关系式是亨利定律.即在一定温度下,任何气体溶解于已知体积的液体中的重量,将与该气体作用在液体上的分压成正比。
而且此定律可推导出结论:在标准温度与压力下,臭氧是氧溶解度的13倍。
从亨利定律可以得出结论:要提高臭氧在水中的溶解度,必须提高臭氧气在整个气源中分压,即提高臭氧源的浓度,如果臭氧源的浓度不够,处理时间再长,水中臭氧浓度也提不高(因已达到浓度平衡)。