Ozone decomposition on glass and silica (1996)

Abstract Ozone decomposition on glass and silica surfaces is studied by means of non‐porous particles in a fixed bed (sand, glass bead, crushed glass bead, silica). Influences of gas velocity, particle diameter and reactor volume are investigated. Ozone is produced by a silent discharge generator. A model considering the geometric characteristics of material is used so that the ozone decomposition rate per unit of surface area is identified. The decomposition reaction is represented by means of an apparent first‐order kinetic constant. The high dependency of the apparent kinetic constant on the surface area, for given flow rates, suggests that the ozone decomposition mechanism is not simple. Due to the values of the apparent first order kinetic constant, the existence of catalytic species produced by the ozone generator, as well as excited ozone and/or oxygen species, are considered, by means of several models, to explain the experimental results. Résumé La décomposition de l'ozone par des particules non‐poreuses (sable, billes de verre, verres pilé, grains de silice), en lit fixe est étudiée. Les influences de la vitesse du gaz, du diamètre des particules et du volume réactionnel sont envisagées. L'ozone est produit par un générateur à plasma froid. Un modèle considérant les caractéristiques géométriques du matériau est utilisé de telle sorte que la vitesse de décomposition par unité de surface soit obtenue. La vitesse de décomposition est présentée par le biais d'une constante de vitesse apparente du premier ordre. La très grande dépendance de cette constante vis‐à‐vis de l'aire de la surface de décomposition, pour un débit donné, suggère que le mécanisme de décomposition de l'ozone n'est pas simple. Les valeurs des constantes de vitesse apparente obtenues suggérent la possibilité d'espèces catalytiques, produites par le générateur d'ozone, ainsi que la présence d'oxygène activé ou d'ozone activé par le biais de divers modèles, pour expliquer les résultats expérimentaux. Zusammenfassung Die Ozonzersetzung auf Glas‐ und Silikatoberflächen wird bei nicht prösen Materialien in einem Filter untersucht (Sand, Glaskugeln, zerstörte Glaskugeln, Silikat). Der Einfluß der Gasgeschwindigkeit, des Partikeldurchmessers und des Reaktorvolumnens werden untersucht. Das Ozon wird in einem Generator mit stiller Entladung hergestellt. Es wird ein Modell benutzt, das die Geometrie des Materials berücksichtigt, so daß die Ozonzersetzungsrate per Oberflächeneinheit bestimmt werden kann. Die Zersetzungsreaktion wird durch eine Kinetikkonstante scheinbar erster Ordnung dargestellt. Die große Abhängigkeit der scheinbaren Kinetikkonstanten von der Oberflächengröße für bestimmte Strömungsgeswchwindigkeiten, weist darauf hin, daß der Mechanismus der Ozonzersetzung nicht einfach ist. Im Hinblick auf die werte der scheinbaren Kinetikkonstante erster Ordnung wurde die Existenz katalytischer Verbindungen, die im Ozongenerator entstehen, ebenso berüchsichtigt wie angeregte Ozon‐ oder Sauerstoffspezies. Dafür wurden verschiedene Modelle eingesetzt, um die experimentallen Daten zu erklären. Key words: OzoneOzone Decomposition on Solid SurfacesGlassSilicaKineticsOzone ReactorsModelingSolid Particles