清時(shí)捷小講堂 | 臭氧是如何產(chǎn)生的?

2021-03-15 09:32 
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臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑,可殺滅細(xì)胞繁殖體和芽孢、病毒、真菌等,是全球公認(rèn)的綠色廣譜高效的消毒滅菌劑;另外,臭氧還可以氧化分解許多有毒有害物質(zhì),可用于脫色、除異味、降解有機(jī)物等,在飲用水、污水行業(yè)具有廣泛的應(yīng)用[1]。

(圖片來源于網(wǎng)絡(luò))

臭氧發(fā)生器的結(jié)構(gòu)

臭氧性質(zhì)很不穩(wěn)定,極易分解,所以在應(yīng)用中一般通過臭氧發(fā)生器現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生生產(chǎn)。臭氧發(fā)生器由氣源及處理系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、臭氧發(fā)生系統(tǒng)等組成,根據(jù)原料氣的不同可分為空氣源發(fā)生器和氧氣源發(fā)生[1]。臭氧在發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的流程大致為:空氣或氧氣經(jīng)過處理后進(jìn)入臭氧放電室電解產(chǎn)生臭氧氣體,通過混合設(shè)備與水體進(jìn)行混合,起到氧化、殺菌作用。


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(氧氣源臭氧發(fā)生器)

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(空氣源臭氧發(fā)生器)


臭氧發(fā)生器的原理

在研究層面,產(chǎn)生臭氧的方法有很多,主要包括電解法、放射化學(xué)法、紫外照射法、電暈放電法等。其中電暈放電法因臭氧產(chǎn)生效率高,能耗低、產(chǎn)量大等特點(diǎn),在國(guó)內(nèi)外的臭氧現(xiàn)場(chǎng)制備中得到廣泛的應(yīng)[2]。

電暈放電法產(chǎn)生臭氧是將高壓電場(chǎng)施加在兩個(gè)電極之間,當(dāng)有氣體通過時(shí),就會(huì)產(chǎn)生電暈現(xiàn)象,使氧分子被電離成為兩個(gè)氧原子,氧原子再和氧分子相結(jié)合,從而產(chǎn)生臭[1]。

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(臭氧發(fā)生原理)


探討臭氧濃度偏低的原因

在臭氧發(fā)生器日常使用中,我們有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)臭氧在正常投加,但檢測(cè)到水體中臭氧含量卻很低,出現(xiàn)這樣的情況可能有以下幾方面原因。

1、發(fā)生器運(yùn)行工況不佳

(1) 電極效率下降

電極是臭氧發(fā)生器的核心部件,臭氧發(fā)生的效率高低與電極性能有著密切的關(guān)系。臭氧發(fā)生器電極隨之使用時(shí)間的增長(zhǎng),性能也隨著下降,從而影響臭氧的產(chǎn)生效率。

(2)氣源處理效果不佳
臭氧發(fā)生器所需氣源需保證潔凈、干燥。如采用空氣源臭氧發(fā)生器,當(dāng)氣源處理系統(tǒng)處理效果不佳時(shí),進(jìn)入放電室的氣體可能含有粉塵、油污、水分等雜質(zhì),此類物質(zhì)會(huì)在電暈放電的臭氧發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生短路電弧,降低放電效率,使臭氧濃度降低。

(3)發(fā)生器冷卻效果不佳

溫度是影響臭氧發(fā)生的關(guān)鍵指標(biāo),溫度過高會(huì)加速臭氧分子的分解,直接導(dǎo)致臭氧濃度的降低[3]。發(fā)生器的冷卻系統(tǒng)若長(zhǎng)期未進(jìn)行維護(hù)或者冷卻介質(zhì)溫度、循環(huán)流量等參數(shù)控制不當(dāng),都可能引起發(fā)生器溫度過高,導(dǎo)致臭氧發(fā)生濃度降低。

(4)其它工藝參數(shù)的影響

在臭氧制備過程中氣源流量、氧氣含量、電流電壓等參數(shù)都會(huì)影響臭氧的產(chǎn)生。如在臭氧制備過程中相關(guān)工藝參數(shù)設(shè)置不合理,也會(huì)影響臭氧的產(chǎn)生濃度[4]

2、臭氧與水體混合不充分

臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧為氣態(tài)分子,需要與水體充分混合后才能更好地發(fā)揮作用。常見的氣水混合方式包括鼓泡法、水射法和混合泵法等,當(dāng)混合相關(guān)參數(shù)設(shè)置不當(dāng)或循環(huán)泵、曝氣頭等相關(guān)部件損壞時(shí),將影響到氣水混合效果,導(dǎo)致水體中的臭氧含量偏低。

3、檢測(cè)不規(guī)范

臭氧是一種化學(xué)性質(zhì)活潑,穩(wěn)定性較差的氣體,在日常水質(zhì)檢測(cè)工作中,一般要求現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。如采樣后未及時(shí)檢測(cè),臭氧可能從水中逸出或分解,從而導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏低。


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清時(shí)捷便攜式臭氧快速測(cè)定儀,可現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)水中臭氧濃度,幫助用戶及時(shí)把控臭氧投加濃度,評(píng)估臭氧發(fā)生器運(yùn)行效率,保證水處理工藝運(yùn)行效果。

參考資料:

[1] 徐益平.臭氧發(fā)生器特性及臭氧濃度測(cè)量方法研究[D].華南師范大學(xué),2009.

[2] 董潤(rùn).DBD型高效臭氧發(fā)生器機(jī)理的研究[D].武漢工程大學(xué),2014.

[3] 朱孟虎等.臭氧發(fā)生器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能評(píng)價(jià)[J].中國(guó)醫(yī)學(xué)裝備,2008.

[4] 吉澤迎等.臭氧發(fā)生器特性研究[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì),2018.


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