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臭氧制取手艺

 
     
 

 

一、光化学法 – 紫外线臭氧发生器

  此方式是光波中的紫外光会使氧气份子 O2 分化并聚分化臭氧 O3 ,大气上空的臭氧层便是由此发生的。

  波长 λ = 185nm(10 -9 m) 的紫外光效力最高,此时,光量子被 O2 接收率最大。其反映根基进程为:

        O2 + hr→ O+O

        O2 +O+M→ O3 +M

        hr -紫外光量子

        M -存在的任何惰性物体,如反映器器壁、氮、二氧化碳气体份子等。

  操纵 185nm 紫外光发生臭氧的光效力为 130gO3 /kw·h ,是比拟高的。但今朝高压汞紫外灯的电-光转换效力很低,只为 0.6 %~ 1.5 %,则紫外法发生臭氧的电耗高达 600kwh/kgO3 ,即 1.5gO3 /kw · h ,财产操纵代价不大。

  紫外法发生臭氧的长处是对湿度、温度不敏感,具备很好的反复性;同时,可以也许经由进程灯功率线性节制臭氧浓度、产量。这两个特征对臭氧用于人体医治与作为仪器的臭氧规范源长短常合适的。




 

二、电化学法 – 电解纯水臭氧发生器

  操纵直流电源电解含氧电解质发生臭氧气体的方式,其汗青同发明臭氧一样悠长。八十年月之前,电解液多为水内填加酸、盐类电解质,电解面积比拟小,臭氧产量很小,运转用度很高。因为人们在电极材料、电解液与电解机理、进程方面作了大批的研讨任务,电解法臭氧发生手艺获得了很大前进。近期成长的 SPE (固态聚合物电解质)电极与金属氧化催化手艺,操纵纯水电解获得 14 %以上的高浓度臭氧,使电化学法臭氧发生器手艺向前迈进了一大步。

  日本某公司向市场推出了 120gO3 /h 的电解臭氧发生器 ,电耗 150kw·h/kgO3 ,使这类范例产物到达了财产化操纵范围。我国武汉大学初期展开了电解臭氧手艺的研讨,上海唐锋电器公司研讨开辟了电解法臭氧发生器系列产物,臭氧浓度可达 20 %,最大臭氧产量为 100g/h 。该产物操纵纯水电解发生臭氧后在机内间接与水夹杂构成 4-20mg/L 高浓度臭氧水,其规格为高浓度臭氧水供水量由 60L/h 到 5000L/h 。

  电解法臭氧发生用具备臭氧浓度高、成份纯洁、在水中消融度高的上风,在医疗、食物加工与养殖业及家庭方面具备普遍操纵远景,在下降本钱与电耗前提下将与今朝操纵普遍的电晕放电法臭氧发生器构成剧烈协作。

 

图 1-1 电解法发生臭氧装配表示图

三、电晕放电法 –- 臭氧发生器

  电晕放电分化臭氧是今朝天下上操纵最多的臭氧制取手艺,此手艺可以也许使臭氧产量单台达 500 kg/h 以上。

  电晕放电法(无声放电或辉光发电法)便是一种枯燥的含氧气体流过电晕放电区发生臭氧的方式。经常利用的质料气体有:氧气氛围和含有氮、二氧化碳,也许另有其余惰性浓缩气体的含氧夹杂气体。

臭氧的发生机理:

  固然有多少机理能够同电晕内臭氧的构成有关,但 ① 式特别反映路子被以为是首要的

        e+O2 →2O + e         ①

    操纵高速电子轰击氧气,其分化成氧原子。高速电子具备充足的动能( 6 ~ 7eV ) , 紧接着经由进程三体碰撞反映构成臭氧。

        O+O2 +M→O3 + M       ②

        式中 M 是气体中任何别的气体份子,不过与此同时,原子氧和电子也一样同臭氧反映构成氧气。

        O+O3 →2O2            ③

        e+O3 →O+O2 +e        ④

  另外,电晕内的气体是处于可增进臭氧分化反映的低温下,以是净臭氧产量或出口产气构成是构成和分化臭氧一切反映的总和。净产率依浩繁身分而变,包含:质料气的氧气含量和温度、质料气含的污染物、到达的臭氧浓度、电晕中的功率密度、冷却剂的温度和流量及冷却体系的效力。这些身分都影响实在用的、经济上有吸收力的臭氧发生器和体系的设想。  

1.1 沿面放电 – 臭氧发生器

    沿面放电型发生器道理属于电晕放电,其放电区发生在高压电极边缘外表,由高压闪络构成。沿面放电区氛围电晕能量集合,功率密度较高,须要杰出的冷却。

  此型发生器有充惰性气体氖( Ne )或( Ar )的玻璃放电管和陶瓷片两种,其布局简图以下:

    充气玻璃放电管发生器外洋称作臭氧灯,八十年月初本国近海食物冷藏船仓杀菌防霉就操纵这类臭氧发生器。我国邯郸、大连灯船舶财产相干单元起首研制了这类产物,做成 5g/h 的发生器用于鸡蛋、果蔬冷库消毒与保鲜。因为布局简略、工艺请求低,我国很快成长了这类用于医疗行业和消毒柜的微型管式发生器,数目很大,价钱自制。但经多年理论查验,该种发生器大大都寿命极短,普通持续任务几百小时后发生的臭氧量即所剩无几了。

    臭氧陶瓷片材料见于七十年月日本专利文献,八十年月鞍山静电手艺研讨院与日方协作引进出产手艺,南方交通大学与重庆师范学院同期也协作研制过同类陶瓷片臭氧产物。九十年月,一批公司推出几种规格臭氧陶瓷片,并有以“等离子体发生器”冠名。陶瓷片布局简略,工艺规范化后价钱也会比拟昂贵,其寿命比充气玻璃管要长。鞍山静电研讨院与成都正邦公司的产物接纳地极被封锁陶瓷、高压极防氧化涂膜工艺,对进步品质、耽误寿命大有益处。

    沿面放电器件作为医疗、家电产物微型发生器的臭氧源具备很大上风,其电耗在 40kw · h/kgO3 高低,因为产量在克级以下,电耗高点影响不大。作为财产操纵产物坚苦良多,电耗将更高。

    沿面放电器件发生臭氧浓度低,作水污染操纵的臭氧源较为坚苦。

1.2 气隙放电

    气隙放电臭氧发生器是今朝财产操纵最多,单机产量最大,手艺较成熟臭氧产物。它分为板式布局和管式布局两种。板式布局如图 1 。

    板式布局臭氧发生器以俄罗斯为代表,接纳冲压盘式珐琅手艺,放电气隙小,加工精度高,臭氧浓度高,运转较不变,财产己有范围操纵。我国己有企业起头研讨此项手艺要到达财产操纵还须要作良多任务。

    板式布局合适中小型臭氧产物,大型臭氧须要多个放电室串连和并联来完成对体系请求较高。

管式布局如图:

    管式布局臭氧发生器是今朝臭氧市场普遍接纳、最为成熟手艺以奥宗尼亚和威德高两公司产物为代表,占有我国大局部大型机臭氧市场,在我国已有单机 45kg/h 产物操纵,国际上己有单台臭氧产量 500kg/h 的产物在运转。

    管式臭氧发生器普通接纳玻璃和非玻璃两种介质,电源接纳可控硅和 IGBT ,频次 800hz—5000hz 。国际己有企业接纳上述手艺出产大型臭氧装备单机产量达 20kg/h 。

    上述是臭氧制取的几种方式和根基道理,并不代表臭氧如斯简略发生,臭氧制取是一个完全体系。

 
     
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