清時捷小講堂 | 臭氧是如何產生的?

2021-03-15 09:32 
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臭氧作為一種強氧化劑,可殺滅細胞繁殖體和芽孢、病毒、真菌等,是全球公認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,可用于脫色、除異味、降解有機物等,在飲用水、污水行業具有廣泛的應用[1]

(圖片來源于網絡)

臭氧發生器的結構

臭氧性質很不穩定,極易分解,所以在應用中一般通過臭氧發生器現場發生生產。臭氧發生器由氣源及處理系統、冷卻系統、電源系統、臭氧發生系統等組成,根據原料氣的不同可分為空氣源發生器和氧氣源發生[1]臭氧在發生器內產生的流程大致為:空氣或氧氣經過處理后進入臭氧放電室電解產生臭氧氣體,通過混合設備與水體進行混合,起到氧化、殺菌作用


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(氧氣源臭氧發生器)

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(空氣源臭氧發生器)


臭氧發生器的原理

在研究層面,產生臭氧的方法有很多,主要包括電解法、放射化學法、紫外照射法、電暈放電法等。其中電暈放電法因臭氧產生效率高,能耗低、產量大等特點,在國內外的臭氧現場制備中得到廣泛的應[2]

電暈放電法產生臭氧是將高壓電場施加在兩個電極之間,當有氣體通過時,就會產生電暈現象,使氧分子被電離成為兩個氧原子,氧原子再和氧分子相結合,從而產生臭[1]

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(臭氧發生原理)


探討臭氧濃度偏低的原因

在臭氧發生器日常使用中,我們有時會發現臭氧在正常投加,但檢測到水體中臭氧含量卻很低,出現這樣的情況可能有以下幾方面原因。

1、發生器運行工況不佳

(1) 電極效率下降

電極是臭氧發生器的核心部件,臭氧發生的效率高低與電極性能有著密切的關系。臭氧發生器電極隨之使用時間的增長性能也隨著下降,從而影響臭氧的產生效率

(2)氣源處理效果不佳
臭氧發生器所需氣源需保證潔凈、干燥。如采用空氣源臭氧發生器,當氣源處理系統處理效果不佳時,進入放電室的氣體可能含有粉塵、油污、水分等雜質,此類物質會在電暈放電的臭氧發生器內產生短路電弧,降低放電效率,使臭氧濃度降低。

(3)發生器冷卻效果不佳

溫度是影響臭氧發生的關鍵指標,溫度過高會加速臭氧分子的分解,直接導致臭氧濃度的降低[3]。發生器的冷卻系統若長期未進行維護或者冷卻介質溫度、循環流量等參數控制不當,都可能引起發生器溫度過高,導致臭氧發生濃度降低。

(4)其它工藝參數的影響

在臭氧制備過程中氣源流量、氧氣含量、電流電壓等參數都會影響臭氧的產生。如在臭氧制備過程中相關工藝參數設置不合理,也會影響臭氧的產生濃度[4]

2、臭氧與水體混合不充分

臭氧發生器產生的臭氧為氣態分子,需要與水體充分混合后才能更好地發揮作用。常見的氣水混合方式包括鼓泡法、水射法和混合泵法等,當混合相關參數設置不當或循環泵、曝氣頭等相關部件損壞時,將影響到氣水混合效果,導致水體中的臭氧含量偏低。

3、檢測不規范

臭氧是一種化學性質活潑,穩定性較差的氣體,在日常水質檢測工作中,一般要求現場檢測。如采樣后未及時檢測,臭氧可能從水中逸出或分解,從而導致檢測結果偏低。


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清時捷便攜式臭氧快速測定儀,可現場快速檢測水中臭氧濃度,幫助用戶及時把控臭氧投加濃度,評估臭氧發生器運行效率,保證水處理工藝運行效果。

參考資料:

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

[2] 董潤.DBD型高效臭氧發生器機理的研究[D].武漢工程大學,2014.

[3] 朱孟虎等.臭氧發生器的結構設計及性能評價[J].中國醫學裝備,2008.

[4] 吉澤迎等.臭氧發生器特性研究[J].工程建設與設計,2018.


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