臭氧基礎(chǔ)知識(shí)概述

臭氧基礎(chǔ)知識(shí)第一節(jié)：臭氧名詞解釋O3，具有極強(qiáng)的氧化力量與殺菌性能。、臭氧產(chǎn)量：即臭氧的產(chǎn)率，以小時(shí)為單位臭氧的發(fā)生量。計(jì)量單位：mg/h、g/h、kg/h。濃度×流量≈產(chǎn)量mg/L，mg/m3，ppm、水溶臭氧濃度：臭氧溶于水中，單位體積的臭氧含量。計(jì)量單位：mg/Lppm1-10mg/m3。、環(huán)境臭氧濃度：環(huán)境空氣中所含有的臭氧濃度，環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的0.12/0.16/0.2mg/m3、電耗：不包含空氣處理系統(tǒng)的狀況下，臭氧發(fā)生器主機(jī)每產(chǎn)生1kg臭氧的耗電量?！苍搯挝粸樵u(píng)價(jià)臭氧發(fā)生器性能的指標(biāo)，不同于設(shè)備的功率〕kw·h/kgO3g/m3、g/T、單位放電面積的產(chǎn)量：放電介質(zhì)單位面積內(nèi)所產(chǎn)生的臭氧量，該指標(biāo)g/m3、露點(diǎn)：為空氣枯燥度的指標(biāo)，空氣在多少溫度下開(kāi)頭消滅結(jié)露現(xiàn)象。計(jì)量單位：℃。、進(jìn)氣流量：每小時(shí)進(jìn)入臭氧發(fā)生器放電室中原料氣體量。計(jì)量單位：m3/h、出氣流量：從發(fā)生器放電室中每小時(shí)排出臭氧化混合氣體的流量。計(jì)m3/h、進(jìn)氣壓力：進(jìn)入臭氧發(fā)生器放電室的原料氣體的壓力。計(jì)量單位：MPa、光化學(xué)產(chǎn)生臭氧法：利用紫外光使氧氣分子分解并聚合生成臭氧的方法。、電化學(xué)產(chǎn)生臭氧法：利用直流電源電解含氧電解質(zhì)產(chǎn)生臭氧的方法。、電暈放電法：利用交變高壓電場(chǎng)使含氧氣體產(chǎn)生電暈放電，電暈中的高能自由電子離解氧分子并聚合生成臭氧分子的方法。、氣隙放電法：電暈放電的一種，其放電區(qū)發(fā)生在介質(zhì)層與高壓電極或低壓電極之間的區(qū)域。、沿面放電法：電暈放電的一種，其放電區(qū)域發(fā)生在高壓電極邊緣。、DTA放電體：一搪瓷為主要電介質(zhì)的臭氧放電體，具有產(chǎn)量高，濃度高的特點(diǎn)。、電極：與具有不同電導(dǎo)率的媒質(zhì)形成導(dǎo)電交接面的導(dǎo)電局部，在臭氧發(fā)生單元中指分布高壓電場(chǎng)的導(dǎo)電體。、介質(zhì)管〔板〕：根本電磁場(chǎng)性能是受電場(chǎng)作用而極化的物質(zhì)所構(gòu)成的零部件，在臭氧發(fā)生單元中系指位于兩極之間，造成穩(wěn)定的輝光放電的絕緣體。、介質(zhì)強(qiáng)度：介質(zhì)材料能承受而不致遭到破壞的最高電場(chǎng)強(qiáng)度。、輝光放電：當(dāng)電場(chǎng)強(qiáng)度超過(guò)某值時(shí)，以發(fā)光表現(xiàn)出來(lái)的氣體中電傳導(dǎo)現(xiàn)象。、臭氧發(fā)生單元：組成產(chǎn)生臭氧的最根本元件，如以電暈氣隙放電的臭氧發(fā)生單元為高壓電極、地電極、介質(zhì)、氣隙。、管式臭氧發(fā)生單元：輝光放電元件以同心圓安置的臭氧發(fā)生單元。、板式臭氧發(fā)生單元：輝光放電元件以平行板安置的臭氧發(fā)生單元。其次節(jié)：常用臭氧數(shù)據(jù)1、臭氧發(fā)生器的規(guī)格是依據(jù)臭氧產(chǎn)生量的多少劃分的。臭氧產(chǎn)量的單位mg/hg/h〔毫克/小時(shí)或克/小時(shí)〕，1多少重量單位的臭氧。2、臭氧在空氣中的濃度單位是ppm或mg/m3；臭氧在水中的濃度單位是ppmmg/L1ppm﹦2mg/m31ppm﹦1mg/L。3、臭氧在大氣中到達(dá)肯定的濃度時(shí)就會(huì)造成環(huán)境污染。我國(guó)規(guī)定：在居住0.1mg/m30.2mg/m340.01-0.02mg/m35、在對(duì)食品廠、化裝品廠、生產(chǎn)車(chē)間、庫(kù)房等場(chǎng)所進(jìn)展消毒時(shí)，空氣中的10-20mg/m330在現(xiàn)場(chǎng)。61m3/h3g≥0.3mg/L；對(duì)瓶裝礦泉水臭氧消1m3/h6g≥0.5mg/L。7、泳池水用臭氧消毒時(shí)，按全池水循環(huán)一次時(shí)每小時(shí)的水流量確定使用臭1m3/h1-2g1m3/h≥4g得清亮透藍(lán)。8、水產(chǎn)養(yǎng)殖用水臭氧消毒時(shí)，通常是按將池水的一半循環(huán)一次時(shí)，每小水1m3/h1g1.5-2g。育苗階段時(shí)，臭氧使用量可適當(dāng)降低。但不管臭氧使用量是多少，在消毒過(guò)的水流回養(yǎng)殖池之前，水中的臭氧含量必需降低0.05mg/L第三節(jié)：臭氧產(chǎn)生原理及方法臭氧的產(chǎn)生方法有三種：光化學(xué)法，電解法，電暈放電法，其中第三種是大規(guī)模臭氧應(yīng)用時(shí)實(shí)行的主要方法。光化學(xué)法– 紫外線臭氧發(fā)生器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。波長(zhǎng)λ＝185nm(10-9m)O2吸取率最大。其反響根本過(guò)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，如反響器器壁、氮、二氧化碳?xì)怏w分子等。使用185nm130gO3/kw·h，是比較高0.6％～1.5％，600kwh/kgO31.5gO3/kw·h，工業(yè)應(yīng)用價(jià)值不大。紫外法產(chǎn)生臭氧的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)濕度、溫度不敏感，具有很好的重復(fù)性；同時(shí)，可以通過(guò)燈功率線性掌握臭氧濃度、產(chǎn)量。這兩個(gè)特性對(duì)于臭氧用于人體治療與作為儀器的臭氧標(biāo)準(zhǔn)源是格外適宜的。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，其歷史同覺(jué)察臭氧一樣悠久。八十年月以前，電解液多為水內(nèi)填加酸、鹽類(lèi)電解質(zhì)，電解面積比較小，臭氧產(chǎn)量很小，運(yùn)行費(fèi)用很高。由于人們?cè)陔姌O材料、電解液與電解機(jī)理、過(guò)程方面作了大量的爭(zhēng)論工作，電解法臭氧發(fā)生技術(shù)取得了很大進(jìn)步。近期進(jìn)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(jìn)了一大步。120gO3/h150kw·h/kgO3，使這種類(lèi)型產(chǎn)品到達(dá)了工業(yè)化應(yīng)用規(guī)模。我國(guó)武漢大學(xué)早期開(kāi)展了電解臭氧技術(shù)的爭(zhēng)論，上海唐鋒電器公司爭(zhēng)論開(kāi)發(fā)了電解法臭氧發(fā)20100g/h。4-20mg/L高60L/h到5000L/h。電解法臭氧發(fā)生器具有臭氧濃度高、成分純潔、在水中溶解度高的優(yōu)勢(shì)，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，在降低本錢(qián)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)生器形成劇烈競(jìng)爭(zhēng)。圖1-1電解法產(chǎn)生臭氧裝置示意圖電暈放電法–-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500kg/h以上。電暈放電法〔無(wú)聲放電或輝光發(fā)電法〕就是一種枯燥的含氧氣體流過(guò)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。臭氧的產(chǎn)生氣理：被認(rèn)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(dòng)能〔6～7eV〕,緊接著通過(guò)三體碰撞反響形成臭氧。O+O2+M→O3＋M ②式中M是氣體中任何其它氣體分子，不過(guò)與此同時(shí)，原子氧和電子也同樣同臭氧反響形成氧氣。O+O3→2O2 ③e+O3→O+O2+e ④此外，電暈內(nèi)的氣體是處于可促進(jìn)臭氧分解反響的高溫下，所以?xún)舫粞醍a(chǎn)量或出口產(chǎn)氣組成是形成和分解臭氧全部反響的總和。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、到達(dá)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。這些因素都影響著有用的、經(jīng)濟(jì)上有吸引力的臭氧發(fā)生器和系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。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)生在高壓電極邊緣外表，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。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，其構(gòu)造簡(jiǎn)圖如下：充氣玻璃放電管發(fā)生器國(guó)外稱(chēng)作臭氧燈，八十年月初外國(guó)遠(yuǎn)洋食品冷藏船倉(cāng)殺菌防霉就使用這種臭氧發(fā)生器。我國(guó)邯鄲、大連燈船舶工業(yè)相關(guān)單位首先5g/h的發(fā)生器用于雞蛋、果蔬冷庫(kù)消毒與保鮮。由于構(gòu)造百小時(shí)后產(chǎn)生的臭氧量即所剩無(wú)幾了。臭氧陶瓷片資料見(jiàn)于七十年月日本專(zhuān)利文獻(xiàn)，八十年月鞍山靜電技術(shù)爭(zhēng)論院與日方合作引進(jìn)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(guò)同類(lèi)陶瓷片臭氧產(chǎn)品。九十年月，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。陶瓷片構(gòu)造簡(jiǎn)潔，工藝標(biāo)準(zhǔn)化后價(jià)格也會(huì)比較低廉，其壽命比充氣玻璃管要長(zhǎng)。鞍山靜電爭(zhēng)論院與成都正邦公司的產(chǎn)品承受地極被封閉陶瓷、高壓極防氧化涂膜工藝，對(duì)提高質(zhì)量、延長(zhǎng)壽命大有好處。沿面放電器件作為醫(yī)療、家電產(chǎn)品微型發(fā)生器的臭氧源具有很大優(yōu)勢(shì)，其電耗在40kw·h/kgO3上下，由于產(chǎn)量在克級(jí)以下，電耗高點(diǎn)影響不大。作為工業(yè)應(yīng)用產(chǎn)品困難很多，電耗將更高。沿面放電器件產(chǎn)生臭氧濃度低，作水凈化應(yīng)用的臭氧源較為困難。氣隙放電氣隙放電臭氧發(fā)生器是目前工業(yè)應(yīng)用最多，單機(jī)產(chǎn)量最大，技術(shù)較成熟臭氧1。板式構(gòu)造臭氧發(fā)生器以俄羅斯為代表，承受沖壓盤(pán)式搪瓷技術(shù)，放電氣隙小，加工精度高，臭氧濃度高，運(yùn)行較穩(wěn)定，工業(yè)己有規(guī)模應(yīng)用。我國(guó)己有企業(yè)開(kāi)頭爭(zhēng)論此項(xiàng)技術(shù)要到達(dá)工業(yè)應(yīng)用還需要作很多工作。板式構(gòu)造適合中小型臭氧產(chǎn)品，大型臭氧需要多個(gè)放電室串聯(lián)和并聯(lián)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)要求較高。管式構(gòu)造如圖：管式構(gòu)造臭氧發(fā)生器是目前臭氧市場(chǎng)廣泛承受、最為成熟技術(shù)以?shī)W宗尼亞和威德高兩公司產(chǎn)品為代表，占據(jù)我國(guó)大局部大型機(jī)臭氧市場(chǎng)，在我國(guó)已有單機(jī)45kg/h500kg/h的產(chǎn)品在運(yùn)行。管式臭氧發(fā)生器一般承受玻璃和非玻璃兩種介質(zhì)，電源承受可控硅和IGBT，頻率800hz—5000hz。國(guó)內(nèi)己有企業(yè)承受上述技術(shù)生產(chǎn)大型臭氧設(shè)備單20kg/h。上述是臭氧制取的幾種方法和根本原理，并不代表臭氧如此簡(jiǎn)潔產(chǎn)生，臭氧制取是一個(gè)完整系統(tǒng)。第四節(jié)：臭氧發(fā)生器的分類(lèi)按臭氧產(chǎn)生的方式劃分，目前的臭氧發(fā)生器主要有三種：一是高壓放電式，二是紫外線照耀式，三是電解式一、高壓放電式發(fā)生器是使用肯定頻率的高壓電流制造高壓電暈電場(chǎng)，使電場(chǎng)內(nèi)或電場(chǎng)四周的氧分子發(fā)生電化學(xué)反響，從而制造臭氧。這種臭氧發(fā)生器具有技術(shù)成熟、工作穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)、臭氧產(chǎn)量大〔單機(jī)可達(dá)1Kg/h〕等優(yōu)點(diǎn)，所以是國(guó)內(nèi)外相關(guān)行業(yè)使用最廣泛的臭氧發(fā)生器。在高壓放電式臭氧發(fā)生器中又分為以下幾種類(lèi)型：1、按發(fā)生器的高壓電頻率劃分，有工頻(50-60Hz)、中頻(400-1000Hz)和高頻(＞1000Hz)三種。工頻發(fā)生器由于體積大、功耗高等缺點(diǎn)，目前已根本退出市場(chǎng)。中、高頻發(fā)生器具有體積小、功耗低、臭氧產(chǎn)量大等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)在最常用的產(chǎn)品。2、按使用的氣體原料劃分，有氧氣型和空氣型兩種。氧氣型通常是由氧氣瓶或制氧機(jī)供給氧氣?？諝庑屯ǔＪ鞘褂每諝狻踩鐗嚎s空氣〕作為原料。由21%，所以空氣型發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧濃度比較低，同時(shí)還會(huì)衍生氮化物。而瓶裝或制氧機(jī)的氧氣純90%以上，所以氧氣型發(fā)生器的臭氧濃度較高。在環(huán)境消毒時(shí)，通常使用空氣型發(fā)生器。在水處理時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮氧氣型發(fā)生器。但假設(shè)消毒飲用水時(shí)，發(fā)生器需要協(xié)作舊式臭氧混合塔使用，則只能選用空氣型。3、按冷卻方式劃分，有水冷型和風(fēng)冷型。臭氧發(fā)生器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱能，需要冷卻，否則臭氧會(huì)因高溫而邊產(chǎn)生邊分解。水冷型發(fā)生器冷卻效果好，工作穩(wěn)定，臭氧無(wú)衰減，并能長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)工作，但構(gòu)造簡(jiǎn)單，本錢(qián)稍高。風(fēng)冷型冷卻效果不夠抱負(fù)，臭氧衰減明顯。大型發(fā)生器或重要場(chǎng)所使用的發(fā)生器通常都是水冷式的。風(fēng)冷一般只用于臭氧產(chǎn)量較小的發(fā)生器或?qū)Πl(fā)生器性能要求不嚴(yán)格的場(chǎng)所。在選用發(fā)生器時(shí)，應(yīng)盡量選用水冷型的。4、按介電材料劃分，常見(jiàn)的有石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等幾種類(lèi)型。其中石英管由于具有介電常數(shù)高、壁厚均勻、橢圓度好、耐高溫、耐潮濕等特點(diǎn)而最常被一些高性能的臭氧發(fā)生器使用。陶瓷板易脆裂，只適用一些小型發(fā)生器。陶瓷管的壁厚和橢圓度不易掌握，簡(jiǎn)潔消滅放電不均勻的問(wèn)題，所以使用的不多。玻璃管和搪瓷管介電常數(shù)低，耐高溫性能差，易炸裂，只有在一些低端發(fā)生器上使用。5、按臭氧產(chǎn)生部件的構(gòu)造劃分，有密閉式和開(kāi)放式兩種。密閉式發(fā)生器的構(gòu)造特點(diǎn)是密封體本身就是電極，臭氧能夠集中使用，如用于水處理。開(kāi)放式發(fā)生器的電極是暴露在空氣