臭氧老化試驗(yàn)箱的基本知識(shí) 第二章
1、水溶臭氧濃度與保持時(shí)間是殺菌的必要條件
軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院*衛(wèi)生研究所馬義倫教授等經(jīng)過對(duì)炭疽桿菌,枯草桿菌黑色變種進(jìn)行臭氧處理試驗(yàn),總結(jié)出殺菌動(dòng)力學(xué)經(jīng)驗(yàn)公式: dN/dt=-KNtMCN 其中:N:菌數(shù)t:時(shí)間C:水中臭氧濃度m、n是t與c的指數(shù)K:效率常數(shù),也可表示細(xì)菌抗力。
由以上公式可以看出單位時(shí)間的滅菌量是與水中臭氧濃度及處理時(shí)間的若十次療成止比,可見K與N在不變動(dòng)的情況下要達(dá)到殺菌的目的,必須保證臭氧在水中濃度與一定的接觸時(shí)間。
2、保證水中臭氧濃度的必要性
要保證臭氧在水中的濃度需要很多條件,大致有水溫、氣壓、氣液的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度、臭氧氣作用在液體表面的分壓
、臭氧氣的表面積
、水的粘度、密度
、表面張力等
,其中有些因素,如水溫
、氣壓
、臭氧氣作用在液體表面的分壓至關(guān)重要。也有的
,如水的密度
、粘滯度、表面張力等
,在某一具體條件下是不變的
,就可以不予考慮,現(xiàn)將其中關(guān)系簡(jiǎn)單介紹如下:
氣液兩相間的傳質(zhì)強(qiáng)度取決于分子與湍流的擴(kuò)散速度,可以用一般傳質(zhì)公式表示:
u=dG/dt=KF·△C
其中:u:傳質(zhì)速度,可用在
t時(shí)間內(nèi)從氣相傳入液相的臭氧量G確定,即dG/dt。
K:傳質(zhì)系數(shù),
F:氣相與液相的接觸表面積,△C傳質(zhì)過程中的動(dòng)力,可用臭氧在實(shí)際情況下與平衡時(shí)的濃度差決定
(即水中臭氧濃度與臭氧源中臭氧濃度差別越大,傳質(zhì)速度越大
)。 分析一般傳質(zhì)方程式可以知道,首先要使臭氧盡多地溶入水中
,就要盡量加大臭氧與水的接觸表面積
F,而這是接觸裝置決定的。
其次,
△C說明臭氧發(fā)生器的濃度越高,越有利于水對(duì)臭氧的吸收· 第三,傳質(zhì)系數(shù)
K則與多種因素有關(guān),
K(總傳質(zhì)系數(shù))為氣相傳質(zhì)系數(shù)K氣與液相傳質(zhì)系數(shù)K液之和,而臭氧屬于低溶解度氣體,
K氣可忽略不計(jì).而根據(jù)亨利一道爾頓定律,
K液是多種物理參數(shù)的復(fù)合函數(shù)。 K液=f(T,
P,
u,
w,
p,
ó) 其中臭氧溶解量與氣體壓力P成正比而與水溫T成反比。
隨著兩相相對(duì)線速度的增大,氣液兩相接觸表面積
F及其更新速度也增大,但每個(gè)氣泡與液體接觸的時(shí)間會(huì)減小,因此從綜合效果來看
,氣體
-液體的相對(duì)線速度應(yīng)維持在一個(gè)范圍內(nèi)較好. 液體的粘滯度u,密度
p及氣液間介面表面張力。的提高可使相間表面更新速度降低,并相應(yīng)使
K液減小,所以
Km與u,p,
o成反比,對(duì)于各種飲用水,此項(xiàng)可忽略不計(jì)
。
在應(yīng)用中,我們應(yīng)關(guān)注溫度、氣壓兩個(gè)參數(shù)
,而在設(shè)計(jì)接觸裝置時(shí)則應(yīng)注意到水流
、氣流的相對(duì)速度,尤其是其中的溫度
,因?yàn)闇囟雀吡瞬坏顾畬?duì)臭氧的吸收效果下降
,而且臭氧本身會(huì)因溫度過高而分解。國內(nèi)就曾發(fā)生過試圖用臭氧處理
70·℃的水溫而沒有取得任何效果的例證。
1894年梅爾費(fèi)特(Mailfert)根據(jù)前人的實(shí)驗(yàn)報(bào)告求出以下臭氧在水中的濃度: 溫度(攝氏度) O 11.8 15 19 27 405560
溶解度(L氣/L水) 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O 這組數(shù)據(jù)大致里線性,而且表明臭氧在水中的溶解度大約是氧的
lO-15倍。 威諾薩(venosa)與奧帕特金(Opatken)指出,決定臭氧
(或任何氣體)在某液體中的溶解度的基本關(guān)系式是亨利定律.即在一定溫度下,任何氣體溶解于已知體積的液體中的重量,將與該氣體作用在液體上的分壓成正比
。
而且此定律可推導(dǎo)出結(jié)論:在標(biāo)準(zhǔn)溫度與壓力下 ,臭氧是氧溶解度的
13倍。 從亨利定律可以得出結(jié)論:要提高臭氧在水中的溶解度 ,必須提高臭氧氣在整個(gè)氣源中分壓
,即提高臭氧源的濃度,如果臭氧源的濃度不夠
,處理時(shí)間再長(zhǎng)
,水中臭氧濃度也提不高
(因已達(dá)到濃度平衡)。
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