臭氧的制取方法和技術

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1、臭氧的制取方法和技術:光化學法、電化學法、電暈放電法一、光化學法–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，如反應器器壁、氮、二氧化碳氣體分子等?！　∈褂?85nm紫外光產生臭氧的光效率為130gO3/kw·h，是比較高的。但目前低壓汞紫外燈的電－光轉換效率很低，只為0.6％～1.5％，則紫外法產生臭氧的電耗高達600kwh/kgO

2、3，即1.5gO3/kw.h，工業(yè)應用價值不大。　　紫外法產生臭氧的優(yōu)點是對濕度、溫度不敏感，具有很好的重復性；同時，可以通過燈功率線性控制臭氧濃度、產量。這兩個特性對于臭氧用于人體治療與作為儀器的臭氧標準源是非常合適的?！《㈦娀瘜W法–電解純水臭氧發(fā)生器　　利用直流電源電解含氧電解質產生臭氧氣體的方法，其歷史同發(fā)現(xiàn)臭氧一樣悠久。八十年代以前，電解液多為水內填加酸、鹽類電解質，電解面積比較小，臭氧產量很小，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)生技術取得了很大進步。近期發(fā)展的SPE（固態(tài)聚合物電解質）電極與金屬氧化催化技術，使

3、用純水電解得到14％以上的高濃度臭氧，使電化學法臭氧發(fā)生器技術向前邁進了一大步?！　∪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，使這種類型產品達到了工業(yè)化應用規(guī)模。我國武漢大學早期開展了電解臭氧技術的研究，上海唐鋒電器公司研究開發(fā)了電解法臭氧發(fā)生器系列產品，臭氧濃度可達20％，最大臭氧產量為100g/h。該產品使用純水電解產生臭氧后在機內直接與水混合形成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/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

4、具有廣泛應用前景，在降低成本與電耗條件下將與目前應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用最多的臭氧制取技術，此技術能夠使臭氧產量單臺達500kg/h以上。　　電暈放電法（無聲放電或輝光發(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。臭氧的產生機理：　　雖然有若干機理可能同電暈內臭氧的形成有關，但①式特殊反應途徑被認為是主要的e+O2→2O＋e????????①???利用高速電子轟

5、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形成氧氣。O+O3→2O2???????????③e+O3→O+O2+e???????④　　此外，電暈內的氣體是處于可促進臭氧分解反應的高溫下，所以凈臭氧產量或出口產氣組成是形成和分解臭氧所有反應的總和。凈產率依眾多因素而變，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、經濟上有

6、吸引力的臭氧發(fā)生器和系統(tǒng)的設計。?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，由高壓閃絡形成。沿面放電區(qū)空氣電暈能量集中，功率密度較高，需要良好的冷卻。　　此型發(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，其結構簡圖如下：???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)相關單位首先研制了這種產品，做成5g/h的發(fā)生器用于雞蛋、果蔬冷庫消毒與保鮮。由于結構簡單、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

7、大，價格便宜。但經多年實踐檢驗，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研究院與日方合作引進生產技術，北方交通大學與重慶師范學院同期也合作研制過同類陶瓷片臭氧產品。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。陶瓷片結構簡單，工藝標準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品采用地極被封閉陶瓷、高壓極防氧化涂膜工藝，對