具体实施方式

请参照图1，其为本发明一实施例的单一填充层的填充塔示意图。如图1所示，填充塔10包括一塔体100及一复合型填充材料102。塔体100具有一过滤流体入口F及一过滤流体出口O。复合型填充材料102，承载于塔体100中，用以去除液相或气相中的氧化剂。复合型填充材料102堆栈方式包括整齐堆栈、随机堆栈、依照不同粒径分层排列或不同粒径混合填充。塔体100的长宽比可以为0.1-1.5(直径/高度)，较佳地为1.0-1.5。

于一实施例中，复合型填充材料102包括第一氧化剂去除催化剂及催化剂再生剂。第一氧化剂去除催化剂为氧化剂捕捉或分解材料，可用以处理例如是浓度较高的氧化剂，通过结构物性可初步去除氧化剂等杂质，再通过化学反应性可处理浓度例如50ppm-10000ppm的氧化剂，反应速率为k(氧化剂浓度)ⁿ(催化剂浓度)^m，且5>n,m>0。其中，依据使用的催化材料，可能有不同的反应途径，不同的反应途径会影响反应速率级数及/或速率常数k值。第一氧化剂去除催化剂去除的氧化剂的反应速率与氧化剂去除催化剂的材料尺寸、多孔材质的孔径有关。第一氧化剂去除催化剂可以为单一材料或多种材料的组合，具有降低氧化剂活化能，并催化反应进行。具体而言，可催化一个或多个反应路径，达到整体反应速率的提升。化性处理的方式，是利用氧化剂去除催化剂表面进行吸附或结合氧化剂，由此提供氧化剂不同反应路径，此案例为提供低活化能路径以提高氧化剂分解速率。氧化剂去除催化剂的活化与再生是采用催化剂再生剂或其他再生或是活化程序例如热处理或添加还原剂。

于一实施例中，第一氧化剂去除催化剂可吸附或分解选自于臭氧、氧气、双氧水、氯酸盐、过氯酸盐、重铬酸钾、过锰酸钾及过氧化物所构成的群组，例如是由碳(活性碳、椰壳炭、木炭、煤炭及改质碳)使用比涵盖5％-99％或较佳地为10％-80％或最佳为30％-75％、硅(含量涵盖5％-99％、10％-80％或15％-60％)、氧化铝(含量5％-99％或较佳地为10％-95％或最佳的为30％-90％)、天然矿石(例如沸石)、锰、铁、铂、钯、钌、钒、铬、钴、铜及镍所构成的群组，其中锰、铁、铂、钯、钌、钒、铬、钴、铜及镍的金属含量0.5％-80％或较佳地为1％-70％或最佳为1％-50％，且包括其氧化型态。催化剂再生剂例如是选择自上述材料(碳、石英砂、硅、氧化铝、天然矿石(例如沸石)、锰、铁、铂、钯、钌、钒、铬、钴、铜及镍所构成的群组)的基材，且含有七氧化二锰或过锰酸钾或是氧化铁等具有较高氧化电位的成分所构成的群组。

第一氧化剂去除催化剂及催化剂再生剂的比例，可依据所欲去除的氧化剂种类及浓度作调配，比例为0.1:1-99:1。进一步来说，当所欲去除的氧化剂为双氧水时，第一氧化剂去除催化剂及催化剂再生剂的比例为1:1-99:1的区间有较佳的反应性，但第一氧化剂去除催化剂及催化剂再生剂的比例在4:1时，具有最佳的使用条件。于另一实施例中，当处理的氧化剂溶液pH小于7时，双氧水浓度8000ppm的情况下，第一氧化剂去除催化剂及催化剂再生剂的比例在1:1-9:1，具有最佳的使用寿命。当处理的氧化剂溶液pH大于7时，双氧水浓度8000ppm的情况下，第一氧化剂去除催化剂及催化剂再生剂的比例在0.5:1-6:1，具有最佳的使用寿命。于另一实施例中，当处理的氧化剂溶液pH为3-7时，该第一氧化剂去除催化剂及该催化剂再生剂的比例为2:1-8:1，且当处理的氧化剂溶液pH为7-12时，该第一氧化剂去除催化剂及该催化剂再生剂的比例为1:1-5.5:1，可有效去除氟离子及二氧化硅。

较佳实例中，当处理的氧化剂溶液pH＝10时，该第一氧化剂去除催化剂及该催化剂再生剂在7:3的比例下，可以将二氧化硅自500-1000ppm减少到0.75-5ppm，且氟离子自150-500ppm减少到10-40ppm。

当填充塔的高度约为110公分(cm)，且处理的氧化剂溶液pH介于4-10时，双氧水去除效率的实验数据如表1所示。实施例A及实施例B的双氧水去除效率达到99％，已经测不到双氧水的残留。实施例C的双氧水去除效率达95％，显见本发明的实施例所提供的复合型填充材料具有极佳的去除效果。

表1

于一实施例中，复合型填充材料102还包括一第二氧化剂去除催化剂，用以处理浓度为10ppm-4000ppm的氧化剂，第二氧化剂去除催化剂的反应速率及氧化剂处理浓度，与其选用成分比例、孔洞大小以及颗粒大小有关。举例来说，用小粒径具有较大孔洞可有助于提高氧化剂接触材料表面进行吸附与去除，其反应副产物例如氧气停留于空隙内部时间缩短将有利于提高单位时间的反应，反应速率为k(氧化剂浓度)^a(催化剂浓度)^b，其中5>a,b>0。其中，依据使用的催化材料，可能有不同的反应途径，不同的反应途径会影响反应速率级数及/或速率常数k值。第二氧化剂去除催化剂去除氧化剂的反应速率与氧化剂去除催化剂的材料尺寸、多孔材质的孔径有关。催化剂再生剂可用以还原(活化或再生)第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂，使得反复使用致使第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂老化或失效时，通过再生剂的还原，可以恢复第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂活性，而不需要自填充塔10取出第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂或置换，以提高填充塔10的使用寿命。

于一实施例中，第一氧化剂去除催化剂与第二氧化剂去除催化剂两者皆会在任意浓度的氧化剂进行反应，但第一氧化剂去除催化剂与第二氧化剂去除催化剂的材料设计(例如结构强度、孔隙大小等)不同，而可在不同浓度下展现不同的真实反应速率。例如，第一氧化剂去除催化剂(A材料)可以选用结构坚硬适合直接接触高浓度氧化剂的材质，惟其孔洞因反应后产生的副产物占据而降低整体的反应效能，使得处理后的氧化剂从10000ppm下降至4000ppm，此时利用可选用结构相较A材料脆弱但具有质量较轻或是颗粒较小的优势的B材料作为第二氧化剂去除催化剂，继续处理残余的氧化剂。

于一实施例中，复合型填充材料102，可包括第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂，选自于由碳、石英砂、硅、氧化铝、天然矿石(例如沸石)、锰、铁、铂、钯、钌、钒、铬、钴、铜及镍所构成的群组，上述材料可为细沙状、颗粒状、球状、不规则状、砖形、板式、柱状、蜂巢状、多孔材料的任一种形式或不同形状的组合。且复合型填充材料102为颗粒状或球状且具有粒径或直径0.5mm-10cm，或复合型填充材料102为砖形、板式或柱状且具有边长0.1mm-100cm。复合型填充材料102除可作为催化剂以处理氧化剂之外，本身也可能具有物性的过滤效果，依据填充材料的尺寸、粒径或结构，可除去1μm以上的微粒杂质。

于一实施例中，填充塔可以包括多个塔体彼此串联设置，设置的方式可以依据实际过滤的氧化剂种类作调整，同时可根据各填充塔出口氧化剂浓度调整合适组成，例如第一填充塔双氧水浓度为8000ppm去除后残余小于4000ppm，则第二填充塔可选用高占比的第二氧化剂去除催化剂配比进行双氧水去除。

于一实施例中，复合型填充材料102的填充层，也可以依照需求，使用不同尺寸的材料混和填充、间隔填充设置。

图2-图3分别为本发明一实施例的双层及三层填充层的填充塔示意图。请参考图2，填充塔20包括塔体200、第一填充层202、第二填充层204，承载于塔体200中，用以去除液相或气相中的氧化剂。塔体200具有一过滤流体入口F及一过滤流体出口O。各层的堆栈方式包括整齐堆栈、随机堆栈、依照不同粒径分层排列或不同粒径混合填充。第一填充层202的材质可为第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂任一者或两者混合，且第二填充层204的材质可为第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂任一者或两者混合。并且，第一填充层202及第二填充层204的材质可以相同或不同，第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂的材质选择已如前所述，容此不再赘述。于一实施例中，第一填充层202的材料尺寸小于第二填充层204的材料尺寸。

请参考图3，填充塔30包括塔体300、第一填充层302、第二填充层304、第三填充层306，承载于塔体300中，用以去除液相或气相中的氧化剂。塔体300具有一过滤流体入口F及一过滤流体出口O。各层的堆栈方式包括整齐堆栈、随机堆栈、依照不同粒径分层排列或不同粒径混合填充。第一填充层302、第二填充层304及第三填充层306的材质，分别可为第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂任一者或两者混合，且第一填充层302、第二填充层304及第三填充层306的材质可以相同或不同，第一氧化剂去除催化剂及第二氧化剂去除催化剂的材质选择已如前所述，容此不再赘述。于一实施例中，第一填充层302的材料尺寸小于第二填充层304的材料尺寸，且第二填充层304的材料尺寸小于第三填充层306的材料尺寸。

于一实施例中，复合型填充材料102的材质为多孔材质，可以增加表面积，提高处理氧化剂的效率。由过滤流体入口F向过滤流体出口O的方向，多孔复合型填充材料的尺寸由小至大排列，使得越接近过滤流体入口F的塔体上部填充的多孔复合型填充材料尺寸较小，例如尺寸为0.6mm-1.5mm第一氧化剂去除催化剂，可先初步滤除3μm以上的微粒，且与氧化剂反应时，待处理的氧化剂会渗入多孔材质地孔洞并被吸附或于内部反应，粒径越小时反应产生的气体自材料孔洞内部逸散出来的路径最短且滞留时间也较短，反应速率最快，可减少气体膨胀撑开孔洞而造成材料结构破坏。越接近过滤流体出口O的塔体下部填充的多孔复合型填充材料尺寸较大，例如尺寸为1mm-10mm的第二氧化剂去除催化剂，与氧化剂反应时的气体逸散路径较长，反应速率最慢。如此一来，可以在第一阶段先处理高浓度的氧化剂，并可降低氧化剂的浓度，当流体进入再进入第二阶段处理低浓度的氧化剂，即当过滤流体进入塔体中后段去除残余氧化剂时，因为所需处理的氧化剂减少，避免中大颗粒直接处理高浓度氧化剂时，因为氧化剂进入孔洞内反应产气，破坏多孔复合型填充材料的结构。

此外，可以通过逆洗的方式，亦即，将塔体反置并以清洁液由过滤流体出口O往过滤流体入口F的方向冲洗，可以冲去小颗粒及拦阻的杂质，借以去除脏污，可延长填充塔的使用寿命。此外，当填充塔使用一段时间，可以直接通过塔体上部(滤流体入口F区域)补充各种粒径的复合型填充材料102，再通过快速逆洗举床，可以重新排列以获得从过滤流体入口F至过滤流体出口O的方向，由小至大排列的复合型填充材料102。如有多孔复合型填充材料破损而变成小尺寸颗粒时，也可以通过逆洗作重新排列，回补中上层的填充区域，作为小尺寸多孔复合型填充材料的补充。上述逆洗的实施例，适用于填充塔具有两层以上的填充层的结构。

综上所述，本发明通过提供复合型填充材料的填充塔，利用氧化剂去除催化剂处理氧化剂，且利用催化剂再生剂活化并再生氧化剂去除催化剂，可以有效地去除液相或气相中的氧化剂，还可过滤杂质微粒，去除效率达80％-99％。