臭氧发生器
作者:成都洪拓来源:成都洪拓发布时间:2015-04-27
一、概述:
臭氧(O3)是世界公认的广谱高效杀菌消毒剂。采用空气或氧气为原料利用高频高压放电产生臭氧。臭氧比氧分子多了一活泼的氧原子臭氧,化学性质特别活泼,是一种强氧化剂,在一定浓度下可迅速杀灭空气、水中的细菌。没有任何有毒残留,不会形成二次污染,被誉为“最清洁的氧化剂和消毒剂”。
臭氧杀菌效率高、速度快,操作简单。臭氧易分解,必须利用空气中的氧气或制氧机、氧气瓶中的氧气现场制备。 臭氧可以立即与不饱和有机化合物反应,三个氧原子全部加成到双键或三键上。
(O2 + O → O3 )
二、臭氧发生器的工作原理:
电晕放式臭氧发生器:干燥的氧气或含氧气体流过由内电和外电极组成的电晕放电区,放电区内施加数千伏的高频高压电能,将流入放电区的原料气体电离生成臭氧。这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大(单机可达1Kg/h)等优点,所以是国内外相关行业使用最广泛的臭氧发生器。
在高压放电式臭氧发生器中又分为以下几种类型:
1)、按发生器的高压电频率划分,有工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)和高频(>1000Hz)三种。工频发生器由于体积大、功耗高等缺点,目前已基本退出市场。中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点,是现在最常用的产品。
2)、按使用的气体原料划分,有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。空气型通常是使用空气(如压缩空气)作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的,而空气中氧气的含量只有21%,所以空气型发生器产生的臭氧浓度比较低,同时还会衍生氮化物。而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上,所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。在环境消毒时,通常使用空气型发生器。在水处理时,应优先考虑氧气型发生器。但如果消毒饮用水时,发生器需要配合旧式臭氧混合塔使用,则只能选用空气型。
3)、按冷却方式划分,有水冷型和风冷型。臭氧发生器工作时会产生大量的热能,需要冷却,否则臭氧会因高温而边产生边分解。水冷型发生器冷却效果好,工作稳定,臭氧无衰减,并能长时间连续工作,但结构复杂,成本稍高。风冷型冷却效果不够理想,臭氧衰减明显。总体性能稳定的高性能臭氧发生器通常都是水冷式的。风冷一般只用于臭氧产量较小的中低档臭氧发生器。在选用发生器时,应尽量选用水冷型的。需要提醒用户的是,国内某些厂家将本来是中低档结构的臭氧发生器,也简单加装了水冷却系统。但由于这种臭氧发生器的根本结构没有改变,所以性能不会得到提高。
4)、按介电材料划分,常见的有石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。其中石英管由于具有介电常数高、壁厚均匀、椭圆度好、耐高温、耐潮湿等特点而最常被一些高性能的臭氧发生器使用。陶瓷板易脆裂,只适用一些小型发生器。陶瓷管的壁厚和椭圆度不易控制,容易出现放电不均匀的问题,所以使用的不多。玻璃管和搪瓷管介电常数低,耐高温性能差,易炸裂,只有在一些低端发生器上使用。
5)、按臭氧产生部件的结构划分,有密闭式和开放式两种。密闭式发生器的结构特点是密封体本身就是电极,臭氧能够集中使用,如用于水处理。开放式发生器的电极是裸露在空气中的,所产生的臭氧无法集中使用,通常只用于较小空间的空气净化或某些小型物品表面消毒。密闭式发生器可代替开放式发生器使用。密闭式发生器的成本远高于开放式发生器。值得注意的是,现在有些人把开放式发生器硬性封装起来,冒充密闭式发生器。这样做的结果是由于大量的热量无法及时散发,臭氧衰减严重,发生器也很快烧损。
三、臭氧发生器在净水行业的应用:
1)、除铁除锰处理
采用臭氧代替曝气池,加快曝气速度:向含铁、锰的地下水加入臭氧后,水中铁、锰离子立即被氧化,当水流经锰砂滤层时,在滤层中再发生接触氧化反应及滤料表面的生物化学作用和物理截留吸附作用,使水中铁、锰离子沉淀去处,达到国家生活饮用水标准要求。
2)、纯净水消毒保鲜
瓶装和桶装纯水最常见的微生物污染是细菌的霉菌,造成产品质量事故而报废,杀菌技术是控制瓶装纯水质量的重要措施之一,而通过合理有效使用O3杀灭细菌和霉菌是一种较为理想的方法。
四、臭氧在水中应用浓度:
◎水应用中臭氧溶解度在0.1mg/L~10mg/L之间。低值作为水消毒净化要求的最低浓度,高值作为“臭氧水消毒剂” 可达到的浓度值。
◎自来水臭氧睁化,国际常规标准为0.4mg/L的溶解度值,保持4分钟。 ◎水中余臭氧浓度保持在0.1~0.5mg/L作用5~10min可达消毒目的。
◎臭氧水消毒灭菌是急速的,消毒作用在瞬间发生。清水中臭氧浓度一旦达到,在0.5~1分钟内就杀死细菌,在浓度达4mg/L,在1分钟内乙肝病毒灭活率为100%。
◎Herbold报道:20℃条件下,水中臭氧浓度达0.43mg/L时,可将大肠杆菌100%杀灭,10℃时仅需0.36mg/L即可全部杀灭。
◎臭氧浓度为0.25~38mg/L时,仅需几秒或几分钟完全灭活甲型肝炎病毒(HAV)。
◎矿泉水中臭氧溶解度在0.4~0.5mg/L时,即可满足杀菌保质要求。合理的臭氧投放量为1.5~2.0mg/L。
◎瓶装水处理应达0.3~0.5mg/L的臭氧溶解度值,要求投加臭氧应满足 1m3水2gO3的发生量。根据实践经验,臭氧发生浓度高于8mg/L时容易达到浓度。
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