臭氧的制取方法和技術(shù)

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1、臭氧的制取方法和技術(shù):光化學(xué)法、電化學(xué)法、電暈放電法一、光化學(xué)法–紫外線臭氧發(fā)生器　　此方法是光波中的紫外光會使氧氣分子O2分解并聚合成臭氧O3，大氣上空的臭氧層即是由此產(chǎn)生的?！　〔ㄩLλ＝185nm(10-9m)的紫外光效率最高，此時，光量子被O2吸收率最大。其反應(yīng)基本過程為：O2＋hr→O+OO2+O+M→O3+Mhr－紫外光量子M－存在的任何惰性物體，如反應(yīng)器器壁、氮、二氧化碳氣體分子等?！　∈褂?85nm紫外光產(chǎn)生臭氧的光效率為130gO3/kw·h，是比較高的。但目前低壓汞紫外燈的電－光轉(zhuǎn)換效率很低，只為0.6％～1.5％，則紫外法產(chǎn)

2、生臭氧的電耗高達600kwh/kgO3，即1.5gO3/kw.h，工業(yè)應(yīng)用價值不大?！　∽贤夥óa(chǎn)生臭氧的優(yōu)點是對濕度、溫度不敏感，具有很好的重復(fù)性；同時，可以通過燈功率線性控制臭氧濃度、產(chǎn)量。這兩個特性對于臭氧用于人體治療與作為儀器的臭氧標(biāo)準(zhǔn)源是非常合適的。　二、電化學(xué)法–電解純水臭氧發(fā)生器　　利用直流電源電解含氧電解質(zhì)產(chǎn)生臭氧氣體的方法，其歷史同發(fā)現(xiàn)臭氧一樣悠久。八十年代以前，電解液多為水內(nèi)填加酸、鹽類電解質(zhì)，電解面積比較小，臭氧產(chǎn)量很小，運行費用很高。由于人們在電極材料、電解液與電解機理、過程方面作了大量的研究工作，電解法臭氧發(fā)生技術(shù)取得了

3、很大進步。近期發(fā)展的SPE（固態(tài)聚合物電解質(zhì)）電極與金屬氧化催化技術(shù)，使用純水電解得到14％以上的高濃度臭氧，使電化學(xué)法臭氧發(fā)生器技術(shù)向前邁進了一大步?！　∪毡灸彻鞠蚴袌鐾瞥隽?20gO3/h的電解臭氧發(fā)生器，電耗150kw·h/kgO3，使這種類型產(chǎn)品達到了工業(yè)化應(yīng)用規(guī)模。我國武漢大學(xué)早期開展了電解臭氧技術(shù)的研究，上海唐鋒電器公司研究開發(fā)了電解法臭氧發(fā)生器系列產(chǎn)品，臭氧濃度可達20％，最大臭氧產(chǎn)量為100g/h。該產(chǎn)品使用純水電解產(chǎn)生臭氧后在機內(nèi)直接與水混合形成4-20mg/L高濃度臭氧水，其規(guī)格為高濃度臭氧水供水量由60L/h到5000L

4、/h?！　‰娊夥ǔ粞醢l(fā)生器具有臭氧濃度高、成分純凈、在水中溶解度高的優(yōu)勢，在醫(yī)療、食品加工與養(yǎng)殖業(yè)及家庭方面具有廣泛應(yīng)用前景，在降低成本與電耗條件下將與目前應(yīng)用廣泛的電暈放電法臭氧發(fā)生器形成激烈競爭。?圖1-1電解法產(chǎn)生臭氧裝置示意圖　三、電暈放電法–-臭氧發(fā)生器　　電暈放電合成臭氧是目前世界上應(yīng)用最多的臭氧制取技術(shù)，此技術(shù)能夠使臭氧產(chǎn)量單臺達500kg/h以上?！　‰姇灧烹姺ǎo聲放電或輝光發(fā)電法）就是一種干燥的含氧氣體流過電暈放電區(qū)產(chǎn)生臭氧的方法。常用的原料氣體有：氧氣空氣以及含有氮、二氧化碳，或許還有其他惰性稀釋氣體的含氧混合氣體。臭氧的

5、產(chǎn)生機理：　　雖然有若干機理可能同電暈內(nèi)臭氧的形成有關(guān)，但①式特殊反應(yīng)途徑被認為是主要的e+O2→2O＋e????????①???利用高速電子轟擊氧氣，其分解成氧原子。高速電子具有足夠的動能（6～7eV）,緊接著通過三體碰撞反應(yīng)形成臭氧。O+O2+M→O3＋M??????②???式中M是氣體中任何其它氣體分子，不過與此同時，原子氧和電子也同樣同臭氧反應(yīng)形成氧氣。O+O3→2O2???????????③e+O3→O+O2+e???????④　　此外，電暈內(nèi)的氣體是處于可促進臭氧分解反應(yīng)的高溫下，所以凈臭氧產(chǎn)量或出口產(chǎn)氣組成是形成和分解臭氧所有反應(yīng)

6、的總和。凈產(chǎn)率依眾多因素而變，包括：原料氣的氧氣含量和溫度、原料氣含的污染物、達到的臭氧濃度、電暈中的功率密度、冷卻劑的溫度和流量及冷卻系統(tǒng)的效率。這些因素都影響著實用的、經(jīng)濟上有吸引力的臭氧發(fā)生器和系統(tǒng)的設(shè)計。?1.1沿面放電–臭氧發(fā)生器?　　沿面放電型發(fā)生器原理屬于電暈放電，其放電區(qū)發(fā)生在高壓電極邊緣表面，由高壓閃絡(luò)形成。沿面放電區(qū)空氣電暈?zāi)芰考?，功率密度較高，需要良好的冷卻?！　〈诵桶l(fā)生器有充惰性氣體氖（Ne）或（Ar）的玻璃放電管和陶瓷片兩種，其結(jié)構(gòu)簡圖如下：???充氣玻璃放電管發(fā)生器國外稱作臭氧燈，八十年代初外國遠洋食品冷藏船倉殺菌

7、防霉就使用這種臭氧發(fā)生器。我國邯鄲、大連燈船舶工業(yè)相關(guān)單位首先研制了這種產(chǎn)品，做成5g/h的發(fā)生器用于雞蛋、果蔬冷庫消毒與保鮮。由于結(jié)構(gòu)簡單、工藝要求低，我國很快發(fā)展了這種用于醫(yī)療行業(yè)和消毒柜的微型管式發(fā)生器，數(shù)量很大，價格便宜。但經(jīng)多年實踐檢驗，該種發(fā)生器大多數(shù)壽命極短，一般連續(xù)工作幾百小時后產(chǎn)生的臭氧量即所剩無幾了。???臭氧陶瓷片資料見于七十年代日本專利文獻，八十年代鞍山靜電技術(shù)研究院與日方合作引進生產(chǎn)技術(shù)，北方交通大學(xué)與重慶師范學(xué)院同期也合作研制過同類陶瓷片臭氧產(chǎn)品。九十年代，一批公司推出幾種規(guī)格臭氧陶瓷片，并有以“等離子體發(fā)生器”冠名

8、。陶瓷片結(jié)構(gòu)簡單，工藝標(biāo)準(zhǔn)化后價格也會比較低廉，其壽命比充氣玻璃管要長。鞍山靜電研究院與成都正邦公司的產(chǎn)品采用地極被封閉陶瓷、高壓極防氧化涂膜工藝，對