单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,臭氧基础理论讲座,臭氧的基本性质,基础理论讲座之一,氧和臭氧的主要性质,氧气,臭 氧,分子式,O,2,O,3,分子量,32,48,一般情况下的形态,气 态,气 态,气 味,无,腥臭味,气体颜色,无 色,淡蓝色,液体颜色,淡蓝色,暗蓝色,1个大气压，0时的溶解度（mg/L）,49.1,640,1个大气压，0时的密度（g/L）,1.429,2.144,稳定性,稳 定,易分解,以空气为基准时的密度,1.103,1.658,一、臭氧的分子结构与特点,臭氧是由三个氧原子构成的分子，分子式为O,3,，是O,2,的同素异性体.,其中一个氧原子与另外两个氧原子分别以单键相连接，性质活泼，单键易断裂，生成一个氧分子和一个单原子氧二、臭氧的性质,1、臭氧与氧气性质的比较,臭氧的基本性质,基础理论讲座之一,由上表不难看出，与氧气比较，臭氧比重大、有腥臭味、易溶于水、易分解臭氧是由三个氧原子组成，即一个氧分子携带一个氧原子，这个氧原子极为活跃，决定了臭氧只是一种暂存状态，携带的氧原子由于氧化用掉外，剩余的又组合为氧气，进入稳定状态。
所以臭氧在与氧气的转化过程中没有二次污染物产生，这是臭氧用于环保、食品加工、医疗等领域最大的优越性2、臭氧的强氧化特性,臭氧的强氧化性使其可迅速灭菌消毒，并具有超强的脱色、除臭能力臭氧的强氧化性取决于臭氧有高的氧化还原电位，下表列出常见的消毒物质还原电位与臭氧的比较,.,表 2 氧化还原电位比较,名 称,分子式,标准电极电位,氟,F,2,2.87,臭 氧,O,3,2.07,过氧化氢,H,2,O,2,1.78,高锰酸钾离子,MnO,4,1.67,二氧化氯,ClO,2,1.50,氯,Cl,2,1.36,臭氧的化学性质是它的氧化性，其氧化还原电位仅次于氟,F,2,臭氧的基本性质,基础理论讲座之一,臭氧,O,3,由三个氧原子组成,仅次于氟的强氧化性,比氯还强的杀菌力,无二次公害,脱色,给水,排水,印染废水,杀菌,给水排水,游泳池,水族馆,半导体生产,氧化,纸浆漂白,去除氧化氮、,COD,自来水去铁,香料生产,除臭,污水处理厂,畜牧养殖厂,牲畜屠宰场,厕所,3、臭氧的四大功效,臭氧的基本性质,基础理论讲座之一,4、传统消毒、氧化方法的特点和臭氧的优越性,紫外线,没有残留和污染、投资少，广泛被食品和饮料等行业所采用。
但杀菌能力较弱，没有穿透能力；灯管寿命短，更换过于频繁，运行费用高；紫外线在对水的消毒过程中有催化氧化的作用，容易产生亚硝酸盐超标化学试剂,如高锰酸钾溶液、甲醛、次氯酸钠、氯、二氧化氯、硝酸等，有二次污染物，有残留物臭氧,能力强，速度快，无残留，无二次污染5、臭氧的计量单位及换算关系,产量单位：,g/h kg/h 1kg/h=1000g/h,产量浓度X流量,气体浓度单位：,mg/L g/m,3,mg/m,3,ppm x%,1ppm=2.14mg/m,3,(空气中）1%=13.5mg/L（空气中）1%=14.8mg/L（氧气中）,水溶浓度单位：,mg/L g/m,3,ppm 1ppm=1mg/L,臭氧的基本性质,基础理论讲座之一,4、臭氧的消毒原理,臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解在氧气（,0,2,）和单个氧原子（,0,）；后者具有很强的活性，对细菌有极强的氧化作用氧化细菌的细胞壁，使细胞内的细胞质流出；杀死细胞内的活性酶；分解遗传物质DNA和RNA从而致死病原菌臭氧属于广谱杀菌，对大肠杆菌、沙门氏菌、金色葡萄球菌、乙肝病毒、痢疾菌、霉菌、枯草杆菌等都具有强力的杀灭作用臭氧的产生机理,基础理论讲座之二,臭氧的发生技术主要是通过自然界产生臭氧的方法模拟而来的，伴随不断的研究和科技的发展，臭氧的发生技术已具备相当高的水平，其主要方法有以下几种。
一、光化学法,光波中紫外光会使氧分子O,2,分解并聚合为臭氧O,3,，大气上空的臭氧层即是由此产生，人工生产臭氧即采用光电法，产生出波长=185nm（10,-9,m）的紫外光谱，这种光最容易被O,2,吸收到产生臭氧的效果光化学法生产臭氧的优点是纯度高，对湿度温度不敏感，具有很好的重复性这些特点对于臭氧用于人体治疗用作为仪器的臭氧标准原是非常合适的缺点是能耗高,二、电化学法,利用直流电源电解含氧电解质的水产生臭氧气体的方法八十年代以前，电解液多为水内填加酸盐类电解质，电解面积小，臭氧产量低，由于人们在电极材料、电解液与电解机理过程方面大量的研究，生产技术取得了很大进步，现在已能够利用纯水电解等到高浓度臭氧电解法生产臭氧具有浓度高、成份纯净、水中溶解度高的优势，但臭氧的产量低臭氧的产生机理,基础理论讲座之二,三、电晕放电法,电晕放电法是模仿自然界雷电产生臭氧的方法，通过人为的交变高压电场在气体中产生电晕，电晕中的自由高能离子离解O,2,分子，经碰撞聚合为O,3,分子电晕放电型臭氧发生器是目前应用最广泛、相对能耗较低、单机臭氧产量最大、市场占有率最高的臭氧发生装置电晕放电法生产臭氧的装置基础是高压电极、地电极、介电体与放电气隙四部分，,高浓度的臭氧发生装置还要同时配备冷却、气源预处理等技术。
图1 管式臭氧发生装置结构图,臭氧发生器的分类,基础理论讲座之三,常见的臭氧发生器多为电晕放电型的臭氧发生器，臭氧的产生是一个效率很低的热反应过程，需要良好的冷却该类型的臭氧发生器有多种不同方式的分类，具体如下一、以产品规格分类,臭氧产量100g/h为小型臭氧发生器，臭氧产量在100-1000g/h之间的为中型臭氧发生器，臭氧产量1000g/h的为大型臭氧发生器二、以放电电源分类,按臭氧放电电源分为工频,(50/60Hz),、中频（,60/1000Hz,）、高频（大于,1000Hz,）在放电频率一定的情况下，臭氧产量随着放电电压的升高而增加；在放电电压一定的情况下，臭氧产量和效率随着放电频率的提高而增加工频（50/60Hz）臭氧发生器,效率低、耗电大，臭氧浓度低、气体流量大，设备体积大，产品规格小目前国内仍有上海、泰兴等地企业生产这种类型的设备，规格都在1kg/h左右高频（1000Hz）臭氧发生器,的特点与工频臭氧发生器相反，国内外的中小型臭氧发生器多采用高频技术中频（1001000Hz）臭氧发生器,性能指标接近高频臭氧发生器，且性能更稳定，国外大中型设备多采用此技术臭氧发生器的分类,基础理论讲座之三,三、以放电装置是否密闭分类,标准型臭氧发生器,产生臭氧的过程都是在,有压力的封闭系统中进行，有完备的空气干燥处理系统,，臭氧浓度高，,一般在10mg/L以上,，这类臭氧设备被称为标准型臭氧发生器。
该类臭氧发生器一般采用气隙放电，其发展历史中都以,水处理和化学氧化,应用为主，标准型臭氧发生器的构成主要有空气处理系统（冷却、干燥）、放电系统（电源、放电室）、控制系统、构架开放式臭氧发生器,由于其,放电装置与环境是直接相通的,，因此称为“开放式”臭氧发生器,一般采用沿面放电应用臭氧对,空气消毒、除味及对食品、水果防霉保鲜,，标准型发生器就显得复杂，其臭氧浓度还需稀释 扩散才能应用这种发生器放置在使用空间内，利用环境空气直接放电产生臭氧后立即扩散出去这发生器放电较弱，臭氧浓度低，浓度约 100mg/m,3,，产量在5g/h以内四、其它分类,按电晕放电器件形状分为管式和板式两种；按冷却方式分为液冷与气冷臭氧发生器的构成,基础理论讲座之四,臭氧发生器尽管有很多种类，但广泛应用于工业生产的还是标准型的臭氧发生器，本节仅对此作详细介绍一、空气源臭氧发生器,1、空气源臭氧发生器系统构成图,系统控制装置,升压变压器,整流变频器,低温冷却水,或其他冷媒,空 气,压缩机,冷干,装置,油水,过滤,无热,干燥,热交,换器,粉尘,过滤,电源系统,热交换器,冷却循环泵,冷却系统,气源及处理系统,臭氧放电室,冷却系统,臭氧,配电,空气,臭氧发生器的构成,基础理论讲座之四,压 缩 机,冷 却,储气罐,过滤器,冷干机,过滤器,过滤器,过滤器,无热再生干燥,调节装置,冷却水出,冷却水进,F,F,F,F,流量计,高压变压器,变压器,配电柜,臭 氧 接 触 槽,冷却水出,冷却水进,净 水 出,原 水 进,F,F,F,F,2、空气源臭氧发生器系统连接图,臭氧发生器的构成,基础理论讲座之四,3、国林大型空气源臭氧发生器技术参数,输入电源,380V/3ph/50Hz,臭氧浓度,16-22mg/L,电源频率,800-1000Hz,进气流量,40-60m,3,/hkgO,3,电源电压,4.5kV,气源露点,-45,主机功耗,16-18kW/kgO,3,h,进气温度,15-20,冷却水流量,3-5T/hkgO,3,冷却水温度,30,臭氧发生器的构成,基础理论讲座之四,二、氧气源臭氧发生器,1、氧气源臭氧发生器系统构成图,0,3,配电,系统控制装置,升压变压器,整流变频器,液态氧或气态氧,液态氧气化器,热交换器,减压装置,电源系统,气源系统,低温冷却水,或其他冷媒,热交换器,冷却循环泵,冷却系统,臭氧放电室,臭氧发生器的构成,基础理论讲座之四,臭氧,O,3,2、氧气源臭氧发生器系统连接图,F,F,F,F,流量计,变压器,变压器,控制板,臭 氧 接 触 槽,冷却水出,冷却水进,净 水 出,原 水,进,F,F,F,F,液氧储罐,汽化器,臭氧发生器的构成,基础理论讲座之四,3、国林大型氧气源臭氧发生器技术参数,输入电源,380V/50Hz,臭氧浓度,50-80mg/L,电源频率,800-1000Hz,进气流量,12.5-20m,3,/hkgO,3,电源电压,4.5kV,气源露点,-45,主机功耗,8kW/kgO,3,h,进气温度,15-20,冷却水流量,1.5-2.5T/hkgO,3,冷却水温度,28,汽化器,臭氧出口检测与控制点,PLC触摸屏,臭氧发生器的关键技术,基础理论讲座之五,一、DTA非玻璃放电体,我公司研制成功的DTA非玻璃放电体（专利号：ZL 01 2 68920.3），集放电电极与介质于一体。
专利DTA放电体臭氧产量大、臭氧浓度高，能最大程度的发挥电源系统和冷却系统的功能，是大产量高浓度臭氧发生器的技术关键，适用频率4003000Hz，电压3.74.5kV，介电常数=6.19，击穿强度大于9kV，其结构如图所示DTA非玻璃放电体,DTA非玻璃放电体结构图,臭氧发生器的关键技术,基础理论讲座之五,DTA放电极的技术特点：,集放电电极与介质于一体，安装连接方便,强度、寿命比玻璃管大大提高,使用纯氧放电更加可靠,多级放电极串联和并联组装，可灵活调节臭氧的浓度和产量,放电极耐冲击电压增强，且每根放电管有单独保险丝保护，提高设备的可靠性,臭氧发生器的关键技术,基础理论讲座之五,二、熔断器,为了保证臭氧系统的有效工作，当放电极出现击穿故障时，保险丝在短时间内熔断，以保证不因电流过大而影响系统工作臭氧发生器的关键技术,基础理论讲座之五,三、放电室,臭氧放电室是高压电晕放电和臭氧产生的场所，以下臭氧放电室是我公司的专利技术（专利号：ZL 01 2 69045.7），由放电室罐体、放电体、高压保险等部件组成高压电极,冷却水,O,2,O,3,冷却水,臭氧发生器的关键技术,基础理论讲座之五,四、电源,大型臭氧发生器电源一般根据适用介质和放电室结构来设计与之相匹配的高压电源。
可控硅属大功率器件，工作压降低，过载特性好，输出功率大，用于大功率电源时的性价比较高，能很好地满足大型臭氧发生器对电源的要求1）,可控硅全控整流桥电路,用于控制调节整流器的输出电压，实现高压输出电压与臭氧产量的平滑调节该电路能避免放电室在起辉和工作放电时由于负载变动产生过高的电压，从而保证了电源与放电室的可靠性2）中频逆变,包括可控硅关断电路，因可控硅是半开关器件，它必须在自身电流过零时才能关断，而可控硅又接在电源与负载之间作为开关使用，可。