Combined Absorption and Self-Decomposition of Ozone in Aqueous Solutions with Interfacial ResistanceCombined Absorption and Self-Decomposition of Ozone in Aqueous Solutions with Interfacial Resistance

摘要

Il est présenté une analyse théorique utilisant le modèle de la couche mince pour l'absorption isotherme et la décomposition de l'ozone en solution aqueuse avec résistance interfaciale qui est inversement proportionelle au coefficient de transfert de masse. L'influence des paramètres variables du système sur le coefficient de transfert de l'ozone a été étudiée. Les résultats montrent que l'effet réducteur de la résistance interfaciale sur le taux d'absorption est plus significatif pour les valeurs élevé de M_m et M_n ainsi que pour les valeurs de pH les plus élevées. De même, pour toute valeur déterminée de k_L~0/k_s, l'effet réducteur est plus important pour les réacteurs gaz-liquide ayant un k_L~0 faible. L'effet de réduction doit être évité afin de maintenir élevé le transfert de masse de l'ozone vers la phase aqueuse. Cette étude est importante pour l'emploi de l'ozone en traitement d'eau potable ou d'eau résiduaires en cas de présence de substances ayant une résistance interfaciale importante, telles que les substances tensioactives. Pour des cas spéciaux déja connus (comme par exemple si la résistance interfacialle est nulle), l'étude présentée ramène aux travaux présenté par les précédents chercheurs.%A theoretical analysis is performed employing the film model for the isothermal absorption and self-decomposition of ozone in aqueous solutions with interfacial resistance, which is inversely proportional to the interfacial mass transfer coefficient k_s. A closed-form solution has been obtained. The effects of system parameters on the ozone mass transfer rate are examined. These parameters include the interfacial resistance (1/k_s), the acidic and basic self-decomposition reaction rate parameters (M_m~(0.5), M_n~(0.5), M_m=[2D_Ak_mC_(Ai)~(m-1)/(m+1)]/(k_L~0)~2, M_n=(2D_Ak_nC_(Ai)~(n-1)/(n+1))/(k_L~0)~2, the reaction orders (m,n), the pH value of solution, and the liquid-phase mass transfer coefficient (k_L~0). The results indicate that the reduction effect of the interfacial resistance on the absorption rate is most significant for the situation with the larger values of M_m and M_n as well as with higher pH values. Also, for any particular finite value of k_L~0/k_s, the reduction effect encountered is greater for a gas liquid contactor with a lower k_L~0. The reduction effect should be avoided in order to maintain a higher mass transfer rate of ozone in aqueous solution. This analysis is of importance for the efficient use of ozone in water/wastewater treatment processes in the presence of interfacial resistance substances such as surface active agents. For some known special cases (for example, cases with no interfacial resistance), the present solution reduces to the previous works of other investigators.