塔式鼓泡反應(yīng)器混合法
臭氧發(fā)生器提供的臭氧源能否得到充分應(yīng)用，是臭氧工程技術(shù)人員研究的重要課題，也是經(jīng)過長時間的實踐運行所積累經(jīng)驗。常用的投加方式有：鼓泡法、射流法、渦輪混合法、尼可尼混合法等方式。
鼓泡法
鼓泡法一般有塔式鼓泡和池式鼓泡兩種（又稱汽 - 液反應(yīng)器）。
1.塔式鼓泡反應(yīng)器
設(shè)計必須先考慮總工藝之后，才能確定一座氣液接觸器（反應(yīng)器）的尺寸。工藝是間歇的、半間歇的，還是連續(xù)的？間歇處理是在接觸器內(nèi)加入反應(yīng)劑，反應(yīng)后取出產(chǎn)品的一種加工過程。這種方法難得用于臭氧化，因為臭氧一般要求連續(xù)供應(yīng)，由此導(dǎo)致考慮半間歇操作。普通半間歇臭氧化程序是將液體裝入反應(yīng)器，然后連續(xù)投加臭氧直到反應(yīng)完成。連續(xù)處理是將反應(yīng)劑同時加入和取出。這種連續(xù)臭氧化處理的一個例子是飲水凈化，此時臭氧氣投加到水中，隨水連續(xù)流過反應(yīng)器槽。
有關(guān)工藝類型的決定要同臭氧反應(yīng)器的選擇相一致。選擇的氣 - 液接觸器（反應(yīng)器），在很大程度上受特定臭氧化反應(yīng)的動力學(xué)和傳質(zhì)之間關(guān)系的制約。這一控制機理表明，在某種程度上該型接觸器可以使用。如果臭氧吸收帶有快反應(yīng)，需要有大的界面面積來促進臭氧傳質(zhì)，所以，可以優(yōu)先選用填料塔。另一方面，如果反應(yīng)速率慢，從而大的液相容積（儲液量）有益，鼓泡塔更有效。表 5-1 列出常用氣液接觸器（表內(nèi)“轉(zhuǎn)化”一詞指反應(yīng)劑轉(zhuǎn)換到中間產(chǎn)物或最終產(chǎn)品的百分數(shù)，而不是指臭氧從氣相向液相的轉(zhuǎn)化）。
表 5-1 氣液系統(tǒng)接觸器及其特性
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當設(shè)計一座氣液系統(tǒng)時，設(shè)計者必須做多種考慮。這些要考慮的問題包括：氣體和液體流量要滿足生產(chǎn)規(guī)程、傳質(zhì)和化學(xué)反應(yīng)關(guān)系；最后，選定一種將以最經(jīng)濟方式進行的氣液接觸器和操作方法。
在選擇氣液接觸器過程中，需要考察以下一些參數(shù)對傳質(zhì)的影響：比界面面積 a ，傳質(zhì)系數(shù) k L ，分散相的溶解度，溶質(zhì)的擴散系數(shù)和分散相儲存量。其他間接影響傳質(zhì)的因素有：分散相表面速度，氣泡直徑和速度。一些研究者還逐一評述了為臭氧使用的各種接觸器。這些參考文獻可用來查閱設(shè)計公式。下面將對表 5-1 所列的接觸器給以討論，并將提出一般設(shè)計構(gòu)想。
1.1 填料塔
填料塔是立罐內(nèi)裝以填料，來分散氣流和水流，并促進混合。用于氣體凈化的填料塔，通常稱作吸收塔，一般以氣液逆流方式運行。從乙醇胺液中吸收二氧化碳和硫化氫便是一例。
某些填料也可以起催化劑作用來促進反應(yīng)。當三氧化二鐵催化劑用于填料塔內(nèi)，同惰性填料相比，提高了臭氧氧化酚水溶液的臭氧利用率。填料塔采用逆流運行，但是帶催化的填料塔逆流順流操作都可以。在后一種情況下同向升流和同向降流操作都能遇到。升流可提供較好的氣液混合，但會碰到壓降較高和流量限制問題。同向降流以連續(xù)氣相和分散液相方式通過催化填料，通常稱作“滴濾床反應(yīng)器”。填料塔可提供大的界面面積，因此，它們適用于受傳質(zhì)控制的反應(yīng)。它們不需要大的壓降，但在運行范圍方面多少有些受限制。因為液體和氣體基本上在同一通道內(nèi)通過塔填料，對于有效運行來說，液體和氣體負荷的范圍較窄。塔內(nèi)可能發(fā)生孤立溫度偏離。
臭氧化處理對礦泉水水質(zhì)影響
近幾年來，我國礦泉水的生產(chǎn)實踐，使人們認識到飲用天然礦泉水的生產(chǎn)比一般飲料難，其原因是礦泉水產(chǎn)品不能加防腐劑，不能加熱滅菌而且生物指標要求達到"雙零"。因此微生物污染問題一直困擾著礦泉水生產(chǎn)廠家，要解決微生物污染問題必須采用系統(tǒng)工程，包括水源、環(huán)境、技術(shù)設(shè)備、管理等一系列問題，其中最關(guān)鍵的問題是如何消毒滅菌。
解決礦泉水中細菌的方法有二種：
（1）物理方法：采用膜過濾技術(shù)，只要膜的孔徑小于細菌直徑，這種膜可以有效地阻溜細菌；
（2）化學(xué)方法：采用紫外線和臭氧消毒滅菌，其中臭氧消毒是目前國內(nèi)外礦泉水生產(chǎn)過程應(yīng)用最普遍的滅菌消毒方法。
臭氧消毒在水處理中的應(yīng)用
臭氧用于消毒處理已有很長的歷史，十九世紀末有人開始用臭氧進行飲水處理，七十年代中期歐洲已有500多個臭氧處理廠，到目前已有3000多個水廠用臭氧處理飲水。國內(nèi)外食品工業(yè)包括礦泉水生產(chǎn)也廣泛應(yīng)用臭氧消毒滅毒。
臭氧的特性
臭氧是淡青色不穩(wěn)定的氣體，溶于水但溶解度小。臭氧的氧化還原電位（2.07V）僅次于氟（2.87V）,但高于二氧化碳(1.5V)，它是一種強的氧化劑和消毒劑：臭氧的穩(wěn)定性差，將溶解臭氧的水溶液放置，臭氧的濃度會隨著放置的時間延長而下降。有人試驗：當室溫20℃，臭氧水的PH為7.6,水溫10～15℃，繪制臭氧水的濃度隨著時間變化的曲線，測其半衰期為36分鐘，由于臭氧半衰期短，易于分解，在水中無殘留物，故適用于礦泉水、飲水、飲料、食品等的消毒。 1.3 臭氧的滅菌效果臭氧水溶液具有很強的殺菌作用，所需的濃度低，作用快。當其濃度達到2mg/L左右，作用1分鐘，可將大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、細菌的芽胞、黑曲霉、酵母等微生物殺死。
