Свойства, получениие и применение озона (стр. 44 )

Выход O3 пропорционален числу пар электродов 2 и 3. При выполнении диска 1 из винипласта толщиной 3 и диаметром 290 мм, при числе пар электродов - 20, частоте вращения - 6000 об/мин, напряжении U = 15 кВ и потребляемой мощности - N = 300 Вт, выход О3 - 10 г/ч. При этом воздух не подвергается осушке, очистке и охлаждению.

7.14. Электретные озонаторы

Озонатор (а. с. 1664314 СССР, A61G 10/02, опубл. 11.07.1989) содержит воздуховод с установленным на нем ионизатором и выходной патрубок с трубкой, причем озонатор выполнен из механического источника электричества, включающего воздуховод, выполненный в виде полого цилиндра, на котором размещена втулка, установленная с возможностью продольного возвратно-поступательного перемещения, при этом полый цилиндр и втулка выполнены из электризуемых элементов.

7.15. Озонаторы с применением вихревой трубы

Установка для озонирования воды (а. с. 899496 СССР, C02F 1/78, опубл. 30.06.1980) содержит компрессор, теплообменник с полостями высокого и низкого давления, вихревую трубку, адсорберы, фильтры, озонатор, контактную камеру, соединенные между собой трубопроводами, причем для снижения влажности воздуха и увеличения концентрации озона, вихревая труба установлена внутри теплообменника по его оси и снабжена ресивером, при этом полость низкого давления теплообменника выполнена в виде трубчатой спирали, размещенной вокруг вихревой трубы.

Генератор озона (а. с. 1177267 СССР, С01В 13/30, опубл. 22.03.1984), имеющий корпус с вводом сжатого газа и выводом озона, для повышения эффективности и упрощения конструкции, он снабжен вихревой камерой (рис. 75), выполненной из диэлектрика и снабженной токопроводящим элементом, установленным на торце камеры и размещенным напротив нее осевым диффузором, выполненным из диэлектрика и снабженным выходным щелевым соплом, торец которого выполнен из токопроводящего материала, а ввод самого газа выполнен в виде тангенциального сопла.

Генератор озона (а. с. 1468854 СССР, С01В 13/10, опубл.01.07.1987) содержит корпус (рис. 76) с тангенциальным вводом сжатого газа и выводом озона, осевой диффузор, выполненный из диэлектрика с торцом выходного щелевого сопла из токопроводящего материала, он снабжен также заглушкой, из диэлектрического материала с центральным токопроводящим стержнем, установленной в корпусе напротив осевого диффузора.

Высокочастотный генератор озона (а. с. 1680617 СССР, C01B 13/11, опубл. 25.09.1989) включающий корпус, высоковольтный и низковольтный электроды, патрубки подвода сжатого осушенного газа и отвода озон-воздушной смеси, элемент подачи высокого напряжения, причем для увеличения производительности генератора и упрощения конструкции, высоковольтный электрод выполнен в виде вихревой трубы, снабженной газо-направляющим кожухом из токопроводящего материала и установленной коаксиально в полости низковольтного электрода, при этом область высокого давления вихревой трубы соединена с патрубком подвода сжатого осушенного газа, а область низкого давления - с газо-направляющим кожухом.

В способе разделения воздуха (пат. 2121119 России, F25В 9/02, опубл. 25.06.1997) посредством образования вихревого потока, перед разделением кислород воздуха переводят в озон. Устройство содержит вихревую трубу, осушитель, озонатор и приспособление для разложения озона.

7.16. Озонаторы с плазменным нагревом

Способ получения озона (пат. 2027663 России, C01B 13/11, 13/10, 27.01.1995) предусматривает компремирование воздуха (O2) с помощью компрессора 1 (рис. 77) и подачу в плазмотрон 2, где в результате нагрева до температуры t = 4000 K молекулы O2 разлагаются на атомы О. Полученную плазму охлаждают водой в теплообменнике 3, в результате чего плазма переходит в неравновесное состояние, в котором атомы О реагируют с молекулами, образуя O3. При этом в реакции участвуют дополнительные добавляемые молекулы O2 в узле смещения дозирования 4. Синтез O3 завершается в генераторе 5, откуда смесь O3 с газами (N2, O2), контролируемая анализатором 6, идет потребителю 7.

Концентрация O3 на выходе из генератора 5¸10 мас.%, энергозатраты для воздушной плазмы (на 1 кг O3) – 10 кВт×ч; для O2 плазмы – 3 кВт×ч.

7.17. Озонаторы с рециркуляцией и охлаждением смеси

Рециркуляция охлажденной озон-воздушной смеси на вход озонатора увеличивает его производительность, например способ получения озона (заявка 93053310/26, Россия, С01В 13/11, опубл.28.11.1993), для повышения удельной производительности и уменьшения энергозатрат, предусматривает подачу воздуха на вход межэлектродного пространства и воздействие на него электрическими импульсными разрядами, причем 25¸30 % от объема озонированного воздуха с выхода межэлектродного пространства направляют на его вход по дополнительному каналу. Охлаждение рециркулируемого озонированного воздуха повышает суммарный выход озона.

В способе получения озона (заявка 96119657/25 России, С01В 13/11, опубл. 10.10.1996) в электрическом разряде, путем приложения напряжения к электродам, с расположенным между ними диэлектрическим барьером, подачи кислородо-содержащего газового потока и синтеза озона под действием барьерного разряда, для повышения выхода продукта синтез озона осуществляют в радиально расходящемся и далее в радиально сходящемся газовых потоках, обтекающих обе поверхности барьера, а подачу потока ведут аксиально с линейной скоростью не менее 0,5 м/с.

7.18. Электрохимические озонаторы

В электрохимическом способе [55] озон синтезируется на анодах из диоксида свинца, путем разложения воды (пат. 250091 Франция). Причем в водных растворах электролитов (сернокислый, фосфатный) в виде кислот или солей, происходит сильное коррозионное разрушение (осыпание каталитического слоя) Pb/РbО3 электрода. Можно использовать донную и тарельчатую конструкцию анодов, позволяющую исключить удаление из реакционной зоны электропроводных продуктов коррозионного разрушения электродов, на которых также хорошо идет образование озона. Выход по току составляет 4 % О3, причем содержание озона в кислород-озоновой газовой смеси снижается с ростом температуры H2SO4 (с 4 % при 7°С до 0 % при 100 °С). Оптимальные условия электрохимического синтеза озона: температура электролита t = 0¸20°С; плотность тока – J = 1 А/см2; напряжение на электродах – U = 3¸4 В. Образование О3 происходит в результате взаимодействия короткоживущих ОН-радикалов, поэтому увеличение температуры ведет к увеличению вероятности образования О2, что приводит к снижению выхода по току озона.

7.19. Озонаторы для диэлектрических жидкостей

Способ озонирования диэлектрической жидкости (а. с. 1189801 СССР, С01В 13/11, опубл. 18.04.1984) включает пропускание между электродами (рис. 78) озонируемой жидкости и одновременно введение в промежуток между потенциальным и заземленным электродами кислородсодержащего газа.

Причем, для повышения производительности процесса, движущейся диэлектрической жидкостью заполняют все пространство между электродами, а кислородсодержащий газ вводят струями в жидкость повторяющимися импульсами под избыточным давлением через отверстие в заземленном электроде, при этом длина струи газа равна расстоянию между электродами, и, одновременно, к электродам прикладывают высокое импульсное напряжение равное – U = 100¸200 кВ.

7.20. Конструкции и схемы других озонаторов

Вопросам совершенствования конструкции озонаторов посвящены труды многих ученых и научных школ как в России, так и за рубежом. Значительный вклад в развитие искусственного озонирования вносят научные школы МГУ им. , МИИСПа, АЧГАА, такие ученые, как академик , проф. , проф. и др.

Озонатор (пат. 1228592 ФРГ, С01В 13/12, опубл. 6.05.1970) содержит (рис. 79) бак прямоугольного сечения с двумя крышками, в который вварены перегородки с большим числом сильно сплющенных труб, характеризующихся большим отношением диаметров сечения. Корпус с трубами является заземленным электродом, а в каждую плоскую трубу вставлен высоковольтный электрод, в виде металлического листа вклеенного между двумя листами стекла. Высокое напряжение от трансформатора подводится через изолятор к электродам. Кислород или воздух подаются по трубам снизу через нижнюю перегородку и проходят в щелевых каналах между трубами и электродами, а озонированный газ отводится по патрубку над верхней перегородкой. Межтрубное пространство бака заполнено проточной охлаждающей водой.

Схема простейшего лабораторного озонатора (рис. 80): 1 – стекляная трубка; 2 – резиновые пробки или эпокидный герметик; 3 – стеклянные или металлические трубки; 4 – заглушки с припоем; 5 – слой фольги вокруг трубки сверху изолированный; 6 – алюминиевая перфорированная фольга, свернутая в цилиндр, с остриями отверстий наружу; 7 и 8 – контакты к источнику питания.

Схемы источников питания озонаторов (рис. 81, а и б), где трансформатор Т1 содержит: 1 – 20 витков проволоки диаметром 1 мм; 2 – 5000 витков провода ПЭЛШО диаметром 0,1 мм; на феррите марки 2000НН, диаметром 8 мм и длиной 50 мм или Ш-образном.

Важной характеристикой, определяющей не только интенсивность ионизационных процессов в газовом промежутке, но и эффективность образования озона, является активная мощность разряда Р, с ростом которой выход озона увеличивается. С другой стороны, устойчивость озона определяется его температурой, которая зависит как от названной активной мощности Р, так и от конструктивных особенностей рабочей камеры электроозонатора, определяющих теплообменные процессы.