Свойства, получениие и применение озона (стр. 35 )

Многоэлементный озонатор (пат. 2853749 ФРГ, С01В 13/11, опубл. 14.05.1981, фирма Манесман Демаг), например кожухотрубчатого типа, имеет разрядный элемент, состоящий из наружного металлического трубчатого заземленного электрода 1 (рис. 18), трубы 2 из диэлектрического материала, центрированной в электроде 1 посредством фиксирующих выступов 3, и высоковольтного электрода 4, выполненного в виде обкладки из фольги на внутренней поверхности трубы 2.

Причем в цепи питания электрода 4, между контактным звеном, в виде металлической щетки 5, и присоединительной шайбой 6 вмонтировано устройство для ограничения тока через разрядный элемент или его отключения в случае, если ток превысит допустимый уровень, например, при возникновении дуги, коротком замыкании и др. Это устройство включает резистор 7, например, полупроводник, и плавкий предохранитель 8.

Газоразрядный элемент озонатора (а. с. 1414772 СССР, С01В 13/11, опубл. 05.01.1984) содержит коаксиально расположенные цилиндры - внешний металлический и внутренний диэлектрический, заполненный жидкостью, и средство для регулирования объема жидкости, причем для уменьшения удельных энергозатрат, средство регулирования объема жидкости представляет собой поршень со штоком, при этом шток выполнен полым с расширителем в месте присоединения к поршню, а в расширении имеет перфорацию (рис. 19).

Разрядный электрод озонатора (а. с. 214365 ЧССР, C01B 13/11, опубл. 01.06.1984) состоит из двух концентрично расположенных трубок, причем внешняя - из диэлектрика, имеет на концах отверстия для входа воздуха или кислорода и выхода озона. Централизующе-герметизационными прокладками трубка закреплена на внутреннем электроде из нержавеющей стали, внутри которого протекает вода для отвода тепла. На внешней поверхности внешнего электрода при помощи гильз закреплена металлическая фольга, к которой подводится высокое напряжение. Концы внутренней трубки, выступающие из внешней трубки, снабжены крепежными элементами для подвода воды.

Озонатор (заявка 2560867 Франции, C01B 13/11, опубл. 13.09.1985) состоит из концентрических трубок длиной 1 м: керамической трубки с толщиной стенки 4 мм с металлизированной внутренней поверхностью, являющейся электродом высокого напряжения, а также наружной металлической трубки - являющейся электродом низкого напряжения. Воздушный разрядный зазор составляет — 0,6¸1,5 мм. Между электродами на концах трубок закреплены заглушки из электроизоляционного материала и выполнены камеры с патрубками для подачи воздуха и вывода О3. Снаружи электроды закрыты заземленной металлической оболочкой. При этом по сравнению с электродом высокого напряжения из стекла потребляется на 20 % меньше энергии и производится в 3 раза больше О3.

Озонатор (пат. 4696800, США, C01B 13/11, опубл. 29.09.1987) содержит высоковольтный трансформатор 1 (рис. 20), закрытый кожухом 2 с фигурным изолятором 3. На изоляторе установлен металлический заземленный электродный стакан 4, внутри которого располагается диэлектрическая стеклянная разрядная цилиндрическая колба 5. На внутреннюю поверхность колбы нанесен проводящий слой 6, а в зазоре установлены фиксирующие элементы 8. Высоковольтный вывод 9 соединен с проводящим слоем 6 металлической щеткой 10. В зазоре 7 между колбой 5 и стаканом 4 возникает тихий электрический разряд, и воздух озонируется, проходя через зону разряда.

В озонаторе (а. с. 242086 ЧССР, C01B 13/11, опубл. 01.02.1988) используется центрирующая направляющая электрода озонатора, состоящего из двух соосно расположенных трубок: внутренней из электроизоляционного материала и внешней металлической, которая является электродом. Внешняя трубка с обоих концов закрыта конической трубкой с отбортовкой, причем во втулке выполнено отверстие, через которое проходит внутренняя трубка. Отверстие имеет профилированные формы, что позволяет точно фиксировать внутреннюю трубу и электрод.

Электрод для генерации озона (заявка 1290504 Японии, C01B 13/11, опубл. 22.11.1989) содержит полый цилиндр 1 (рис. 21) из диэлектрика (стекла, глинозема), который заливается в блок 2 из алюминия (или его сплава).

По оси цилиндра 1 располагается проволочный разрядный электрод 3, к которому прикладывается переменное напряжение. Между 2 и 3 возникает разряд с образованием О3 внутри цилиндра 1. Причем выделяющееся тепло передается блоку 2 и рассеивается в окружающей среде.

Модульный принцип конструкции используется в устройстве для получения озона (пат. 677356 Швейцарии, С01В 13/11, опубл. 07.03.1989). При этом каждый модуль представляет собой металлический корпус (алюминевый) прямоугольной формы, содержащий стеклянные (или из другого материала диэлектрической природы) трубки, с помещенными внутри каждой из них электродами, в виде двух стальных проволок. Пространство между трубками и стенками корпуса заполнено тепло - и электропроводным материалом (оловом, раствором NaCl), являющимся внешним электродом. Разрядным каналом яляется объем между внутренними стенками трубок и стальными проволоками.

В генераторе озона (заявка 1290503 Японии, C01B 13/11, опубл. 22.11.1989), на наружной поверхности полого диэлектрического цилиндра 1 (рис. 22), например, из стекла, смолы, керамики, находится металлический электрод 2, расположенный в средней части 1.

Вдоль внутренней поверхности 1, расположены проволочные электроды 3 из нержавеющей стали или вольфрама. На внутренней поверхности 1 возникает коронный электрический разряд.

Озонатор (заявка 1188408 Японии, C01B 13/11, опубл. 27.07.1989) имеет разрядный элемент в виде керамической трубки 1 (рис. 23), например, из Al2O3, на наружной поверхности которой расположен электрод 2.

Разрядный электрод 3 представляет собой плоскую металлическую ленту, которая располагается в осевом направлении по диаметру трубки 1. Между электродами 2 и 3 создается высокая разность потенциалов с возникновением электрического разряда. Озонируемый кислород (воздух) подают внутрь трубки 1.

Использование озона повышенного давления увеличивает скорость его растворения в воде и повышает эффективность гетерофазных химических реакций в реакторах, однако в озонаторах с гладкими электродами получение озона возможно только при давлении не выше 0,2¸0,3 МПа. Для повышения давления получаемой озон-воздушной смеси можно использовать электроды с рифлеными поверхностями (а. с. 430641 СССР, С01В 13/12, опубл. 1974) При этом на вершинах рифлений накапливаются заряды и первоначальный пробой происходит из-за местного повышения напряженности электрического поля в этих местах, а затем пробой распространяется по всей поверхности электрода. Глубина рифлений составляет 0,05¸1 мм с различной формой, например, с косой накаткой.

Озонатор-стерилизатор для медицинских целей (пат. 4966666 США, B01J 19/08, C01B 13/11, опубл. 30.10.1990), предназначен для стерилизации воды и обработки медицинских инструментов. Повышение генерирования озона из кислорода выше 2 %-ной концентрации затруднено, в связи со сложностями создания электрических полей с высокой напряженностью, т. к. для удаления всех электронов из атома О2 требуется энергия - 55 эВ. Для повышения выхода О3 в 5¸6 раз необходимо создавать местные напряженности электрических полей с помощью фокусировки. Установка содержит реакционную колонку 1 (рис. 24), внутри которой проходит стержневой электрод 2 диаметром 2,75 мм, подключенный к источнику высокого напряжения 3 (350 кВ) и изолированный изоляторами 4 и 5.

Наружный электрод 6 из меди или алюминия, покрыт изнутри слоем платины 7. Внутри электрода 6 находится изолятор 8 в виде шнека из тефлона с керамическим наполнителем. Наличие канавки с радиусом 3,12 мм и глубиной D = 2,97 мм при минимальном диаметре шнека S = 2,39 мм, позволяет сфокусировать электрическое поле до напряженности - 168 кВ/мм. Кислород подается из баллона 9 компрессором 10 в камеру 11 и по винтовой канавке проходит вверх, через реакционную колонку 1, в зону коронного (барьерного) разряда. Озоно-кислородную смесь через патрубок 12 поступает в стерилизационную камеру 13. Выход по О3 резко увеличивается при напряжении U > 175 кВ и достигает 14¸15 % при U = 325 кВ. В установке имеются датчики температуры и концентрации О3, т. к. при температуре t > 100°C он разлагается до О2, а при концентрации > 15 % - взрывается. Рациональная концентрация достигается с выходом О3 - 10 %.

Озонатор (пат. 676710 Швейцарии, С01В 13/11, опубл. 28.02.1991) включает две металлические концентрические трубки разного диаметра, являющиеся электродами, между которыми имеется кольцевой зазор, служащий разрядным промежутком. Причем, обращенные к нему поверхности труб покрыты слоем эмали. При этом внутренняя труба покрыта двумя слоями: первый слой, обращенный к разрядному промежутку — из эмали, содержащей Fe или Co, с небольшой диэлектрической постоянной e £ 6, а второй внутренний слой — из эмали содержащей Ti (TiO2) c e ³ 10. Толщина первого слоя — 50¸150 мкм, второго — 200 мкм ¸ 1 мм. Наружная труба покрыта изнутри эмалью толщиной примерно 1 мм. Данный озонатор имеет высокую производительность при компактной конструкции и тонком слое диэлектрика.