Свойства, получениие и применение озона (стр. 39 )

Озонатор воздуха (пат. 1591815 Англии, С01В 13/11, опубл. 24.06.1981) включает корпус, состоящий из двух блоков 1 и 2 (рис. 40) прямоугольной формы из электроизоляционного материала, плотно соединенных болтами 3 с прокладкой 4.

Один из электродов, например, 5, вмонтирован в блок 2, укреплен винтом 6, являющимся также и токовводом, и закрыт пластиной 7 из диэлектрического материала. Другой электрод вмонтирован в блок 1 и укреплен на нем винтом 8. Он состоит из медной пластины 9 с множеством ребер 10. Очищенный, осушенный и охлажденный газ (воздух или кислород) подается через штуцер 11 в торце корпуса озонатора, проходит через полость между электродами в направлении перпендикулярном плоскости ребер, а озон удаляется через штуцер 12.

Фирма Эбара (Япония) изготовила компактный озонатор с получением озона высокой концентрации, имеющий заземленный электрод, диэлектрическую пластину и высоковольтный электрод, работающий от ВЧ генератора. Причем высоковольтный электрод имеет зубцеобразную конструкцию с V-образным профилем зубцов. Потребляемая мощность озонатора — N = 0,8 кВт×ч, а концентрация О3 — 0¸83 мг/л.

Генератор озона (а. с. 941278 СССР, С01В 13/11, опубл. 09.11.1980) содержит пакет чередующихся электродных пластин с высоким и нулевым электрическим потенциалом и диэлектрические прокладки, причем для повышения надежности и стабильности работы, а также снижения габаритов устройства, электродные пластины расположены внутри диэлектрических прокладок в полости их симметрии. При этом диэлектрические прокладки могут быть выполнены из стеклоармирующей пластмассы.

Озонатор с высоковольтными электродами пластинчатой формы (заявка 3247374 ФРГ, C01B 13/11, опубл. 05.07.1984) состоит из сжатых между собой нажимными пластинами сменных высоковольтных электродов: толстых охлаждающих алюминиевых и тонких противоэлектродов. К алюминиевым электродам с обеих сторон прилегают стеклянные пластины толщиной 1,5 мм, между которыми в разрядном пространстве располагаются противоэлектроды. Для исключения эксплуатационных повреждений вследствие пробоя стеклянных пластин и для повышения выхода О3, между толстыми алюминиевыми электродами и стеклянными пластинами предусматривается сцепляющий слой из кремнийорганического масла.

Озонатор (заявка 3638401 ФРГ, С01В 13/11, опубл. 26.05.1988) содержит плоские электроды 1 и 2 (рис. 41), между которыми образован канал 3. Концы 1 и 2 уплотнены в диэлектрических блоках 4 с отверстиями 5 для входа и выхода газа.

Материалом для электродов 1 и 2 служит нержавеющая сталь, Al или Cu. Поверхность электрода 1 покрыта слоем эмали, толщиной 0,5¸3 мм, содержащей (в мас.%): SiO2 - 50¸65; Na2O - 7¸15; Al2O3 - 1¸10; TiO2 - 3¸10; B2O3 - 0¸30; и другие оксиды, например K2O, CuO, ZnO, MnO, BaO, Fe2O3, Co2O3, NiO, Cr2O3. Внутренняя поверхность электрода 1 покрыта тонким (мкм) слоем 7 ингибитора (окислы Ni, Co, Ti), предупреждающего разложение образовавшегося O3. Рабочая частота озонатора f = 500¸600 Гц.

Озонатор «Озон-1» [23] состоит (рис. 42) из корпуса, выполненного из органического стекла, в котором размещен вентилятор и пластинчатые алюминиевые электроды, разделенные стеклянным диэлектриком. Высоковольтный трансформатор с регулятором и контрольными приборами и озонопроводом установлены в нижней части корпуса.

Обозначения на схеме (рис. 42): 1 - воздушный фильтр; 2 - вентилятор; З - озонатор; 4 - высоковольтный трансформатор; 5 - патрубок О3. Производительность по озону –10 г/ч, концентрация O3 - 0,01 r/м3; напряжение U = 10 кВ; частота f = 50 Гц; мощность N = 0,18 кВт; удельные энергозатраты – 18 кВт×ч/кг. Для осушки воздуха перед озонированием лучше [23] использовать адсорбенты в виде силикагеля и алюмогеля, гранулированного и ультрамикропористого. После его насыщения водой, он может быть реактивирован горячей сушкой, при нагреве его до температуры t = 150¸200°C. Необходимо только избегать прямого контакта с источником тепла. Время, требуемое для реактивации адсорбента, обычно составляет 3¸4 часа. При расходе воздуха - 100 м3/ч необходимо 70 кг силикагеля.

В другом генераторе озона (заявка 1131006 Японии, C01B 13/11, опубл. 23.05.1989) используется металлический электрод 1 (рис. 43), покрытый слоем керамики 2, состоящем из оксидов элементов группы - Ba, Mg, Ca, Be, Sc, Y, La, Ti, Zr, Al. Слой 2 может наноситься только на один из электродов. Рабочая частота - f = 50¸10000 Гц.

Генератор озона (пат. 4892713 США, B01J 19/08, B01J 19/22, опубл. 09.01.1990) состоит из пластин 1, 2 и 3 (рис. 44) изготовленных из диэлектрического материала (фарфора) толщиной примерно 1,6 мм и дистанционных проставок 4 и 5 из того же материала.

Анод 6 выполнен из сетки нержавеющей стали толщиной - 0,46 мм, а катод 7 - в виде пластины из нержавеющей стали. Все пластинчатые элементы соединяются между собой связующим в общий пакет с плоским каналом 9. Пакет помещается в кожух, где находится вентилятор, прогоняющий воздух через канал 9 - зону электрических разрядов. Рабочие параметры на озонаторе - напряжение U = 7,5 кВ, ток - I = 45 мА.

Электродная система для озонаторов (пат. 5272417 США, H01J 17/04, H01T 19/00) состоит из керамической пластины 1 (рис. 45), например, из алюмооксидной керамики, толщиной 0,2¸1 мм, на обратной стороне которой располагается первый электрод 2 (проводной металлический, керамический или полупроводниковый), а на ее лицевой стороне - второй электрод 3, в виде замкнутой рамки.

Электрод 2 формируется на пластинке 1 плазменным напылением порошка TiN, TaN с применением маски. Электродная система крепится в пазах корпуса и фиксируется пружиной 4. Высокое напряжение от ВЧ-источника 5 подводится к электроду 2 пружинящим контактом 6, а к электроду 3 через приваренную к нему контактную пружину 7, из стойкого к озону материала. Под электродом 2 установлен холодильник 8. На поверхности керамической пластины 1 вокруг сторон электрода рамки 3 возникает барьерный разряд. Воздух подается через штуцер 10, а отводится озон через штуцер 11, предварительно проходя разрядную камеру 9.

Генератор озона (заявка 93049882/26 России, С01В 13/11, опубл. 02.11.1993), для повышения удельной производительности и снижения материалоемкости и энергозатрат на производство озона путем интенсификации отвода тепла от разрядного промежутка, предусматривает размещение барьера с двух сторон разрядного промежутка и обеспечение постоянства его длины за счет выполнения электродов из жесткосоединенных между собой гофрированных мембран, образующих кольцевую полость, и сборку озонатора, так что гофры разнополярных электродов эквидистантны в пределах разрядного промежутка.

Генератор коронного разряда для озонаторов (заявка 2243725 Великобритании, H01T 19/00, опубл. 6.11.1991) имеет заземленный корпус прямоугольной формы в виде ящика, нижнее и верхнее горизонтальные днища которого являются заземленными пластинами. Пространство корпуса между днищами разделено рядом ровно отстоящих друг от друга вертикальных пластинчатых электродов. Слоистая электродная конструкция образована металлическими пластинами, заключенными между двумя имеющими большие (на 150 %) размеры пластинами, выполненными из изоляционного материала. Площадь заземления пластин (днища ящиков), по крайней мере, на 150 % больше площади изолирующих пластин. При этом обеспечивается эффективное охлаждение плазменной области, от которой осуществляется теплоотвод посредством воздушного или водяного охлаждения.

Озонатор (заявка 93031328/26 России, С01В 13/11, 1993) содержит пластинку диэлектрика с прилегающими к нему электродами, подключенными к источнику высокого напряжения. Причем поверхность контакта пластины с одним из электродов выполнена в виде электрически соединенных между собою полос. Озонатор дополнительно снабжен охладителем электрода, для увеличения выхода озона. При этом поверхность одного из электродов выполнена ребристой и обращена ребрами к пластине диэлектрика, а охладитель - в виде каналов, расположенных в электроде. Ребра на поверхности электрода удовлетворяют соотношению: 0,3 £ h/d £ 1; где h - высота ребра; d - расстояние между ребрами.

Электроразрядный элемент для получения озона (пат. 2035392 России, С01В 13/11, Нижегородский медицинский институт, опубл. 20.05.1995) отличается стабильным поддержанием концентрации О3 в смеси с воздухом или О2, причем изготавливается из стекла. Воздух или О2 по каналу 1 (рис. 46) поступает в тороидальную камеру 2, где создается вихревой поток, а газ из камеры 2 направляется в плоский кольцевой канал 3, образующий разрядный промежуток.

Полоски металлической фольги, наклеенные на внешнюю поверхность 3, являются корпусными 4 и потенциальными 5 электродами, причем электрод 5 присоединен к источнику электрического напряжения, а электрод 4 заземлен. В канале 3 происходит образование О3, который в смеси с воздухом или О2 выводится по каналу 6. Соотношение объемов камеры 2 и канала 3 должно составлять примерно 30:1. Генератор обеспечивает получение О3 со стабильной концентрацией порядка 0,007 г/м3 для использования в целях озонотерапии.

Разрядная камера озонатора (пат. 2101227 России, С01В 13/11, опубл. 27.03.1996), содержащая электроды и установленный между ними диэлектрический барьер, а также входное и выходное отверстия, изготовлена так, что электроды выполнены с плоской кольцевой рабочей поверхностью, диэлектрический барьер размещен с зазором между электродами, входное и выходное отверстия выполнены, соответственно, в первом и втором электродах в их центральной части. Причем на поверхностях электродов, обращенных к диэлектрическому барьеру, расположены дополнительные коронирующие элементы, например, в виде проволоки, фольги, размещенные над входным и выходным отверстием и электрически соединенные с электродами. Коронирующие элементы могут быть выполнены в виде кольцевого выступа вокруг входного и выходного отверстий в электродах.