Свойства, получениие и применение озона (стр. 43 )

Способ генерации озона (а. с. 1818297 СССР, C01B 13/11, опубл. 30.05.1993) реализуется в генераторе, образованном стеклянной трубкой 1 (рис. 69) с диэлектрической проницаемостью e = 10, внутренним диаметром 20 мм, толщиной стенки - 0,7 мм и длиной – 150 мм.

На наружной поверхности 1 расположены кольцевые электроды 2 и 3 с промежутком между ними – 20 мм, длина их 50 и 25 мм соответственно. Высоковольтный электрод 4 диаметром 7 мм с заостренным конусом, присоединен к источнику с напряжением U = 10 кВ и частотой f = 50 Гц. В зазоре 2 и 4 образуется барьерный разряд. Разряд между 3 и 4 сопровождается электрическим ветром, перемещающим газ (О3). При токе J = 0,5 мА (между 2 и 4) и J = 0,15 мА (между 3 и 4) скорость газа в трубке 1 - до 1 м/с, при мощности разряда N = 2 Вт, выход О3 – 70 мг/ч.

Озонатор (заявка 2678257 Франции, C01B 13/11, опубл. 31.12.1992) предназначен для обогащения воздуха озоном в помещении и включает цилиндрический электрод, имеющий вблизи каждого из обоих его концов поперечные отверстия, расположенные на равных расстояниях друг от друга, по периметру цилиндрического электрода. Имеется возможность использовать подвижные электроды, например озонатор может включать униполярный острийный электрод и заземленный подвижный электрод, в виде цилиндрического ротора с диэлектрическим слоем на поверхности (толщиной 175 мкм и выполненного из полиэтилентерафталата), с шириной газового промежутка - 3×мм и скоростью (линейной) вращения - 1¸10 м/c.

Генератор озона (пат. 5316741 США, B01J 11/12, опубл. 31.05.1994) для получения небольших количеств озона, без побудителя циркуляции воздуха в разрядном промежутке, состоит (рис. 70) из электрода 1 с утонченным концом 2 с радиусом 0,1¸0,2 мм выполненным из нержавеющей стали и трубчатого электрода 3, также из нержавеющей стали, разделенных втулкой 4 из диэлектрического материала.

Проводники 5 и 6 соединены с источником высокого напряжения. Конец электрода 1 располагается на расстоянии от открытого конца электрода 3, равном половине внутреннего диаметра последнего. Во втулке 4 выполнены каналы 7 для воздуха, поступающего под действием электрического ветра, возникающего в электроде 3. Например, при внутреннем диаметре электрода 3 равном 14 мм, напряжении U = 8,5 кВ и токе J = 120 мкА, производительность генератора - 10 мг/ч озона на сухом воздухе. Генератор используют для устранения запахов в помещениях и холодильных камерах.

Вентилятор-озонатор (заявка 96108283/06 России, F24F 3/16, опубл. 23.04.1996), выполненный в виде закрепленных в корпусе нескольких рядов пластинчатых электродов и прикрепленных к ним излучателей, отличается тем, что пластинчатые электроды изготовлены в аэродинамически профилированном виде, а к заостренному ребру каждой пластины прикреплены стержневые острийные излучатели. При этом основные геометрические параметры взяты в соотношении:

H/L1 = H/L2 = L2/h = 2,0¸4,0;

где Н - расстояние между рядами пластин, мм; L1 - расстояние между соседними пластинами, мм; L2 - расстояние между излучателями на пластине, мм; h - высота излучателя, мм.

7.11. Озонаторы с вибрацией электродов

Генератор озона (а. с. 768751 СССР, С01В 13/11, опубл. 7.10.1980) с одной парой электродов, для создания большой площади разряда при относительно небольших габаритах аппарата и уменьшения удельного расхода электроэнергии, включает круглые электроды, выполненные с сечением W–образной формы. В заземленном корпусе 1 (рис. 71) установлен низковольтный электрод 2, изнутри выложенный слоем диэлектрика 3.

Над электродом 2, посредством изоляционных колец 4 и 5, смонтирована направляющая втулка 6, в которой может вертикально перемещаться высоковольтный электрод 7, соединенный с источником питания проводом 8. Над кольцом 5 установлен корпус 9 вибрационного устройства. Кислород (или воздух) подают по линии 10 и он протекает в пространстве между 3 и 7, по центральному каналу в 7, а озонированный газ отводят через патрубок 11. Посредством патрубков 12 и 13 в озонатор подают среду, эффективно охлаждающую электрод 2. Предусматривается возможность подъема или опускания электрода 7 для регулирования ширины разрядного промежутка, что в сочетании с вибрацией этого электрода, позволяет обеспечить оптимальные условия работы аппарата для заданного режима и благоприятное изменение напряженности электрического поля в нем.

Устройство для производства озона (заявка 93058273/26 России, С01В 13/11, опубл. 12.12.1991) содержит источник высокого напряжения и, по меньшей мере, два расположенных на расстоянии один от другого плоских электрода, с установленным между ними диэлектриком, с образованием канала для протекания газа, причем один из плоских электродов способен вибрировать. При этом плоский электрод состоит из двух слоев электропроводного материала, из которых один слой способен вибрировать. Между обоими слоями может быть расположен материал, действующий пружинно-демпфирующим способом, а оба слоя закреплены для обеспечения возможности вибрации электродов.

Устройство и способ получения озона (заявка 4141025 ФРГ, С01В 13/11, опубл. 17.06.1993) состоит из двух плоских электродов 1 (рис. 72), образованных эластичной сердцевиной 2 из стекловолокна, заключенной в тонкую оболочку 3 из токопроводящего материала, выполненную из Pt, Ti, белой жести или алюминия, например в виде фольги или проволочной сетки.

Между электродами 1 помещен диэлектрик 4. Обмотка 5 высокого напряжения трансформатора присоединена к электродам 1 при напряжении на них U = 30 кВ и частоте f = 50 Гц. При работе возникает вибрация электродов 1, турбулизирующая газовый поток в разрядных промежутках между ними и диэлектриком 4, что примерно на 25% увеличивает выход озона.

Озонатор (пат. 2198134 России, С01В 13/11, опубл. 30.10.2001), содержит индуктор, выполненный из металлических пластин, подключенных к высоковольтному источнику переменного напряжения, и диэлектрических пластин, выполненных из материала с высоким коэффициентом упругости и с размерами, обеспечивающими совпадение внешней и собственной частот колебаний.

7.12. Озонаторы с магнитными полями

Озонатор с применением магнитного поля (пат. 5098671 США, B01J 19/12, опубл. 24.03.1992; заявка 2252706 Великобритания, C01B 13/11, опубл. 12.08.1992, приоритет Япония) содержит кольцевую камеру озонирования 1 (рис. 73), выполненную в цилиндрическом корпусе 2.

В потолке камеры 1 выполнен паз 3, изготовленный по спирали, а в пазу 3 свободно размещается разрядный электрод 4 в виде ленты толщиной 10¸300 мкм и шириной 2¸10 мм из материала стойкого к окислению при озонировании (нержавеющая сталь, сталь покрытая Cr или Ni). Корпус 2 и электрод 4 опираются на диэлектрическую пластину 5, под которой дополнительно установлен электрод 6. Вся система покоится на постоянном магните 7, из материала, создающего магнитное поле напряженностью 1000 Гс на 1 мм2. На электроды 4 (положительный потенциал) и 6 от источника 8 подается пульсирующее напряжение величиной 2¸10 кВ при частоте f = 3¸5 кГц. Озонированный газ поступает в канал между витками спирали электрода 4 по патрубку 9 и выходит на патрубок 10. Блок 11 с вентилятором 12, создающим воздушный поток между вертикальными пластинами 11 радиатора, охлаждает озонатор. Магнитное поле магнита 7, прижимая электрод 4 к пластине 5, исключает зазор между ними и, следовательно, возможность разрушения пластины 5 от соударений. Кроме того, увеличивается эффективность озонирования, т. к. молекулы О2 притягиваются магнитным полем к нижней части разрядного электрода, т. е. в зону интенсивного электрического разряда. При этом можно на 20 % снизить значение подводимого высокого напряжения.

Способ получения озона (заявка 93033425/26 России, С01В 13/11,опубл. 28.06.1993) осуществляется воздействием на кислородсодержащий газ электрическим разрядом высокой напряженности, а также дополнительной активацией молекул O2 на всей длине тракта озонатора или на отдельных его участках от входа до выхода одновременно или раздельно излучениями высоких энергий (механических, световых, квантовых, электромагнитных, электрических, пьезоэлектрических, звуковых и других). Например, возбуждение проводят путем пульсирующего изменения кинематической энергии потока газа с подачей в межэлектродный зазор озонатора вещества, активизирующего процесс возникновения озона.

7.13. Озонаторы с вращающимися барьерами

Озонаторы с вращающимися электродами имеют нижний дисковый вращающийся электрод, в виде кварцевого стекла диаметром 80 мм, на поверхности которого наклеена алюминиевая фольга диаметром 60 мм, и верхний неподвижный алюминиевый дисковый электрод диаметром 60 мм. Воздух подается через отверстие в центре верхнего электрода в межэлектродное пространство. На электроды подается переменное напряжение до 12 кВ при частоте выше, чем в статическом озонаторе. Эффективность генерирования О3 увеличивается, когда светящиеся пятна разрядов на вращающемся стеклянном электроде перемещаются по окружности.

Способ получения озона (пат. 2027664 России, C01B 13/11, опубл. 27.01.1995) реализуется в устройстве, содержащем диэлектрический барьер в форме диска 1 (рис 74), электроды 2 и 3, образующие пары противолежащих электродов (число пар четное), высоковольтный источник 4 постоянного напряжения, к которому подключены пары 2 и 3, причем каждая последующая пара подключена с чередующейся полярностью к источнику 4, по отношению к предшествующей полярности. Вращение диска 1 с угловой скоростью w производиться электродвигателем 5. Между электродами 2 и 3 возникает объемно-барьерный разряд, в котором происходит синтез О3. Вследствие чередующейся полярности подключения источника 4 к электродам 2 и 3, осуществляется непрерывная перезарядка емкостей. Каждая пара электродов 2 и 3 выполняет двойную функцию - генератора О3 и перезарядного устройства.