b. Oxy hóa tiên tiến (Advanced Oxidation Processes AOPs)
1.3.2Các giai đoạn trong quá trình WAO
Một cách tổng quát quá trình WAO liên quan đến ba pha: - Pha lỏng: xảy ra phản ứng.
- Pha khí: chứa chất oxi hóa (oxy) – chất sẽ khuếch tán vào pha lỏng để thực hiện phản ứng. Vì vậy vấn đề chuyển khối có thể gây khó khăn cho việc thực hiện phản ứng.
Các giai đoạn trong quá trình WAO gồm có:
1) Khuếch tán oxy từ pha khí vào pha lỏng qua bề mặt phân cách pha. Bước này có cản trở đáng kể đến tốc độ phản ứng.
2) Khuếch tán của các chất hữu cơ từ pha rắn vào pha lỏng. Bước này không làm ảnh hưởng nhiều đến toàn bộ phản ứng vì nhiệt độ cao làm tăng tốc độ hòa tan, khuếch tán của chất rắn vào pha lỏng.
3) Phản ứng: phản ứng oxi hóa pha lỏng xảy ra trong pha lỏng. Tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiều yếu tố: T, P, xúc tác.
4) Sự khuếch tán của các sản phẩm khí tạo thành trong pha lỏng: CO2 được tạo ra trong quá trình phản ứng chuyển từ pha lỏng sang pha khí. Quá trình này không cản trở toàn bộ phản ứng.
Người ta quan tâm đến ba trường hợp chính sau:
1) Tốc độ phản ứng >> tốc độ khuếch tán. Khí oxy khuếch tán qua bề mặt phân cách pha sẽ bị tiêu thụ hết ngay trong phản ứng oxi hóa pha lỏng vì vậy nồng độ oxy trong thể tích bằng không.
Hình 1.3: Sơ đồ phản ứng loại 1)
2) Tốc độ phản ứng ≈ tốc độ khuếch tán. Phản ứng xảy ra trong thể tích pha lỏng nhưng nồng độ oxy hòa tan thấp dần do phản ứng trong trường hợp này sự chuyển khối kiểm soát toàn bộ quá trình.
Hình 1.4: Sơ đồ phản ứng loại 2)
3) Tốc độ phản ứng << tốc độ khuếch tán. Phản ứng xảy ra rất chậm vì vậy nồng độ oxy tan trong thể tích chất lỏng xấp xỉ nồng độ ở bề mặt phân cách pha, hay nó chính bằng nồng độ oxy bão hòa. Trong trường hợp này tốc độ phản ứng kiểm soát toàn bộ quá trình.
Hình 1.5: Sơ đồ phản ứng loại 3)