CN1234781A - 制造臭氧的方法与设备 - Google Patents
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Abstract
使氧气在电介质中受到高压高频交流电的作用而制造臭氧。氧气送入两块用氧化铝制造的板(2)之间的狭空间中,电流作用在位于空间中的电极网(3)上,而板的反面侧则接地并被冷却。
Description
本发明涉及一种用于制造臭氧的方法和设备，它在电介质中使氧受到高压高频交流电。
臭氧在许多工业中的应用越来越广泛，尤其在废水处理中，在该处它可以破坏或除去例如：复合有机分子；来自废弃物中的氰化物和酚；来自造纸厂和染料厂的废弃物；来自洗涤过程的表面活化剂与洗涤剂；来自废水厂的臭味。
在最终阶段用臭氧处理的废水可毫无困难地用于洗涤、灌溉或消防。
臭氧可进一步用于预处理饮用水，大大地提高它的品质。
最后但不是不重要的是，在造纸工业中，臭氧可用作唯一能被接受的氯的代替品，以用于漂白纸浆。
因此，对臭氧的需要是很大的，而且是不断增长的。
众所周知，臭氧是用所谓的在氧气或富氧气体混合物中的暗放电或冷放电产生的。不过，目前知道的能以满意的量和浓度生产用于工业的臭氧的设备都是体积庞大，难于使用和昂贵的。
已知的氧气发生器常常做大的、气密的、封闭的金属容器，这使它们对湿气非常敏感，不管是外部的还是所供给的、由其产生臭氧的气体。在低温气含量下就已可能发生漏电，有产生电气短路的危险，它将导致上述发生器组件损坏。
本发明的目的为增加臭氧制造过程的产出，减少设备的实际尺寸，降低对湿气的灵敏度，将使用中的停车时间减至最小。
按照本发明，上述目的的实现在于：将氧气送入具有至少一个平面形壁的狭空间中，该壁用构成电介质的材料制造；用高压将高频交流电作用在该空间内的螺旋形电极上，该壁的反面侧接地并被冷却。
狭空间最好有两个用构成电介质的材料制造的平面形壁。
在一个实施例中，含有冷却介质的接地的金属块靠在壁上。
在另一个实施例中，接地的冷却介质直接作用在壁上。这是这样达到的，即每个都用具有内部电极的壁形成的发生器组件都浸没在接地的冷却介质中。
本发明将在下面参考附图作更详细的说明，在这些附图中：
图1是按照本发明的第一实施例的臭氧发生器中的一个组件的基本结构的示意说明图；
图2是图1所示的臭氧发生器中所用的电极网的俯视图；
图3是按照第一实施例的臭氧发生器的侧视图；
图4是按照本发明的臭氧发生器的第二实施例的俯视图；
图5是按照图4的实施例的侧视图；
图6是按照图4和5的实施例的发生器组件的俯视图；
图7是按照图6的发生器组件的侧视图。
在图1～3中示意地示出了按照本发明的第一实施例的臭氧发生器。
如图1所示，臭氧发生器组件1包括用纯氧化铝或刚玉或一种陶恣材料做的两块板2。比较理想的是纯度为99.9％或更高的氧化铝。每块这种板可例如具有长度160mm、宽度115mm和厚度0.65mm的尺寸。
在两块陶瓷板2之间设置了用耐酸不锈钢或其类似物做的网形的金属电板3。该网3如图2所示用框架3′围住，该框架用与板相同的材料制造并可具有0.5mm的厚度，它在两个板2之间提供一具有相同高度的空间。板2和框架3′用例如玻璃作为粘结剂互相连接成不漏气的组件。
作为在空间中提供一单独的网的另一种方案是在板2的内表面上设置一螺旋形的电极材料。
每个发生器组件1都设有开口，用于使氧气(O2)进行板2之间的空间，使在氧气中形成的臭氧气(O3)离开板2之间的空间，另外，对网3也有电气连接。
为了冷却发生器组件1并对网3在其中构成一个相的系统提供电气接地，在发生器组件1的每一侧都设置金属块4。每个金属块4上做有用于合适的冷却介质的通路4′和用于使气体进出发生器组件1的孔4″。该块4接地，而网3则接在高压电源上。在图中既未示出液体连接，也未示出电气连接。
经过金属块4循环的冷却介质最好是水和乙二醇或其它乙醇的混合物。它用一压缩机循环，其量与速度要使得介质在通过块4时的温升在所选择的工作温度为-5℃时约为1℃。
在所描述的系统中，当网3与交流电相连而块4接地时，每块板2起着电介质的作用。优选的正弦波交流电的电压最好约为6000V，但是，如果在35000V这一级得到击穿点时，在理论上可以用高至25000～30000V的电压。交流电的频率可以在2～100KHZ的范围内，最好为2.5KHZ。
当将此电流作用在网3上时，可通过在直线形网状部分与金属块4的接地表面之间的板2构成的电介质得到具有电晕放电效应的所谓冷放电。由此，相当一部分的经过发生器组件1输送的氧气被转变成臭氧。在上面所描述的情况下，其结果是，在氧气中可能有高至18～20％体积的臭氧，而在传统的工艺中，只能得到3～11％体积的臭氧。具有臭氧含量超过18％的氧气混合物可能会自然爆炸。
氧气在送入发生器组件1时可以赋予一定的例如0.5bar的过压，以便保证合适地从中通过。氧气也可以被强迫沿着一曲折的路经通过发生器组件1的空间(通过设置内部的间壁)，以便增加氧气在组件中的距离和时间。
最好将电介质的工作温度保持为20℃，虽然也可能用较高的、最大为60～80℃的温度。这时，所供给的电能约有80％转变为必须被冷却掉的热。
在上述情况下，每个发生器组件的产量可以是约20g/h，这就意味着，为了制造1kg/h的臭氧，需要有50个发生器组件或元件。这个量可能是为清洁2000个左右的家庭的废水所需要的。
图3示出了一叠发生器组件1和块4。这种堆叠可包含多个组件和块，可比图中所示的5组和6块多很多。
图4～7中示出了按照本发明的臭氧发生器的第二实施例。它与按照图1～3的第一实施例的主要区别为在此情况下没有金属块，以及在此情况下带数字10的发生器组件都浸没在液体中，该液体同时构成冷却介质和电气接地。
用于此实施例的发生器组件10示于图6和7中。组件10本身在原理上与用于第一实施例的组件1并无区别。它包括两块构成电介质的板和位于其间的气密空间中的一个电极网。组件10设有用于氧气的入口11和用于臭氧和氧气的混合物的出口12。它还设有用于电极网的电气连接13。
可以将一叠这样的发生器组件10悬挂在用于氧气的进口管14和用于臭氧/氧气的出口管15之间，将该堆叠浸没在容器16的液体17中。还有一绝缘的电缆18，用于将交流电供给发生器组件10。在容器16中可以布置若干个例如6个这样的堆叠，每个堆叠包含比较大的数目的发生器组件10；在所示的情况，组件的数目为19。为了清晰起见，只在图5中用实线示出了一个进口管14。用虚线示出了一个出口管15。在图4中，用箭头示出了流向发生器组件10的堆叠的氧气的流动和离开发生器10组件的堆叠的臭氧/氧气的流动。
接地的或设有接地板的容器16中所用的液体17必须是高频电压下的优良导电体，它在此情况下为水。由于实用上的原因，可以采用与第一实施例中所用的冷却介质相同的液体。保持容器16中的液体17作一定的运动可能是有益的。
对于数量相同的发生器组件来说，第二实施例的布置也许更有效，即消耗的能量较少。由于相邻发生器组件10之间的距离可以保持得小至5m，因此它在体积上也比较小。
Claims (10)
1．一种使氧气在电介质中受到高压高频交流电而制造臭氧的方法，其特征为，将氧气送入具有至少一个平面形壁(2)的狭空间中，该壁用构成电介质的材料制造；以及用高压将高频电流作用在该空间内的螺旋形电极(3)上，该壁的反面侧接地并被冷却。
2．一种如权利要求1的方法，其特征为，狭空间有两个用构成电介质的材料制造的平面形壁(2)。
3．一种如权利要求2的方法，其特征为，含有冷却介质的接地的金属块(4)靠在壁(2)上。
4．一种如权利要求2的方法，其特征为，接近的冷却介质(17)直接作用在壁(2)上。
5．一种使氧气在电介质中受到高压高频交流电而制造臭氧的设备，其特征为，它有一狭的空间、一在空间中用于通电流的螺旋形电极(3)和一用于接地和冷却壁的反面侧的装置，该空间至少有一用构成电介质的材料制造的平面形壁(2)。
6．一种如权利要求5的设备，其特征为，臭氧发生装置组件(1)有两个用陶瓷材料做的壁(2)和在这些壁的空间中的螺旋形电极(3)。
7．一种如权利要求6的设备，其特征为：陶瓷材料为氧化铝，电极(3)用耐酸不锈钢制造。
8．一种如权利要求6的设备，其特征为，含有冷却介质的接地的金属块(4)直接设置在发生器组件(1)的任一侧。
9．一种如权利要求6的设备，其特征为，发生器组件(1)浸没在接地的冷却介质(17)中，
10．一种如权利要求9的设备，其特征为，若干个发生器组件(1)在接地的冷却介质(17)中作为堆叠悬挂在用于氧气的进口管(14)和用于臭氧/氧气的出口管(15)之间。
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