CN211864583U - 一种高浓度臭氧水制备装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出了一种高浓度臭氧水制备装置，包括臭氧发生器、与臭氧发生器连接的气液混合泵、连接气液混合泵的气液混合塔、与气液混合塔连接的高压水泵；所述气液混合塔包括塔体、设在塔体上的进水口、设在塔体侧面的出水口和溢流口，塔体内设上安装盘和下安装盘，上安装盘和下安装盘之间设有旋流装置；本实用新型装置其一，臭氧发生器‑气液混合泵‑气液混合塔‑高压水泵的连接设计确保了臭氧在水中二次混合且暂存在气液混合泵中以备使用，制备出了浓度达18PPm以上的臭氧水；其二，多个鲍尔环通过扰流原理实现了二次混合中臭氧在水中的充分溶解，上盖管结构实现了水气充分混合，确保了析出的臭氧的再次溶解，获得高浓度臭氧水。

Description

一种高浓度臭氧水制备装置

技术领域

本实用新型涉及高浓度臭氧水制备技术领域，尤其是指一种高浓度臭氧水制备装置。

背景技术

臭氧具有极强的氧化性和杀菌性能，是自然界最强的氧化剂之一，在水中氧化还原电位仅次于氟而居第二位。同时，臭氧反应后的产物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。作为强氧化剂，其特点如下：①可用作选择氧化、主产品得率高；③氧化温度低，在常压下氧化能力也较强，且对敏感物质的氧化有利；③反应速度快，可定量氧化；④使用与制造方便；臭氧的应用基础是其极强的氧化能力与杀菌能力。臭氧的应用可实现：杀菌、脱色、脱臭、脱味及氧化分解。

申请公布号为CN 106517630 A的专利公开了臭氧水制备装置及其方法,设备中洁净水过滤器与提供水源的水龙头管道连接，用于过滤固体杂质得到洁净水；纯水过滤器与所述洁净水过滤器管道连接，用于精过滤洁净水得到电阻率大于5兆欧的纯水；臭氧发生器与所述纯水过滤器的出水口连通，用于以纯水为原料电解得到包括臭氧、氧气和氢气的混合气体；臭氧集合器与所述臭氧发生器的阳极出气口连通，用于收集从阳极出气口出来的臭氧和氧体的混合气体并得到浓度为20～25％的臭氧；气液混合设备，分别与所述臭氧集合器和所述洁净水过滤器连通，用于将臭氧溶于水得到预设浓度的臭氧水；加热器与所述气液混合设备的出液口连通，用于加热所述臭氧水。气液混合设备选用气液混合器或气液喷射器或气液混合泵或气液混合罐，可以制备高浓度的臭氧水，无需额外加压设备，生产成本低。此现有技术实用新型与本实用新型相比，仍然采用单一气液混合设备混合制备臭氧水，经过高压水枪后存在的问题，其一喷枪气蚀严重，降低寿命且使用危险，其二臭氧分解产生额外压力，喷枪抖动，无法正常工作。

申请公布号为CN109499464 A的专利公开了一种高浓度臭氧水的制备装置及制备方法，储液罐输出管路上安装有离心泵，离心泵的出口连接至文丘里管，文丘里管顶部的输入端通过管道连接至臭氧发生器，文丘里管的输出端连接有一个或多个串联连接的静态螺旋切割器，静态螺旋切割器的输出端连接至储液罐的输入端形成回路，静态螺旋切割器包括壳体，壳体内安装有切割片安装杆，其结构为：包括一根芯轴，其头部安装有导流锥，导流锥后端的芯轴上沿径向均匀间隔安装有多条叶片，每条叶片在芯轴的轴向上成螺旋状延伸至其末端，芯轴末端面上安装有压块，所述压块通过锁紧螺母将叶片末端固定在芯轴上。此方案原理与本方案相近，但是应用上完全不同，其实施方案为附图9中顶端附图所示情况，气液混合塔内不是本方案中的常压或负压环境，气液混合塔中不存在上盖管及水气混合室结构，因而不能实现臭氧水的二次混合和储存作用，换句话说此方案静态螺旋切割器替换本方案中的气液混合塔仍然无法达到本方案臭氧水浓度水平，水平布置的静态螺旋切割器替换本方案气液混合塔后装置能达到的臭氧水浓度为5-6PPm左右。

其他现有技术参照附图9所示，现有技术产品中，本产品出水口位置为现有技术产品进水进气口，本产品溢流口位置为现有技术产品出水口，本产品进水口位置为现有技术产品溢流口，使用时发现存在的问题是水气混合不充分，臭氧溶解度低，具体理论解释见实用新型内容部分。

关于气液混合塔另一种现有技术产品，进水管直通气液混合塔底端，水气混合后从底端向上端回流，使用时存在的问题时压力过大容易导致气液混合泵水不能有效的将臭氧带入，臭氧水浓度难以达到使用要求。

以上是现有技术普遍存在的问题，普遍难以制备浓度超过15PPm的臭氧水。

实用新型内容

本实用新型的目的，在于能够制备出浓度大于15PPm的臭氧水，实现臭氧的工业消毒、杀菌、除臭等应用。

本实用新型的技术方案是这样实现的：一种高浓度臭氧水制备装置，包括臭氧发生器、与臭氧发生器连接的气液混合泵、连接气液混合泵的气液混合塔、与气液混合塔连接的高压水泵；所述气液混合塔包括塔体、设在塔体上的进水口、设在塔体侧面的出水口和溢流口，塔体内设上安装盘和下安装盘，上安装盘和下安装盘之间设有旋流装置，上安装盘与塔体顶端形成水气混合室，下安装盘与塔体底端形成沉淀区；所述溢流口通过管道连接水箱；所述旋流装置为拉西环；拉西环是工业上最早使用的一种人造填料,通常用陶瓷或金属片做成，其高度与直径相等，常用的尺寸为25mm～75mm(亦有小至6mm，大至150mm的),陶瓷壁厚为2.5mm～9.5mm，金属环为0.8mm～1.6mm，在强度许可的情况下，环的壁应尽量减薄。拉西环虽然传质性能不理想，但由于结构简单，制造容易，价格较低，为本方案所采用。

优选的，所述进水口与上安装盘之间设有上盖管，上盖管上的孔能析出溶解不充分发臭氧，水与臭氧气体一起喷出，在水气混合室中析出的臭氧二次溶入臭氧水中。

优选的，所述旋流装置为鲍尔环，经试验，此结构扰流效果更好，臭氧在水中更容易充分混合。

优选的，所述水箱通过水过滤装置与气液混合泵的进水口连接，既能让气液混合塔内保持大气压或者负压，又能实现溢流出的臭氧水的再循环使用。

优选的，所述进水口设在塔体的上端盖上，实现气液混合塔内负压或常压的关键。

优选的，所述上盖管上开设有孔或沟槽，此结构确保水气混合室内臭氧在臭氧水中再次溶解混合。

优选的，所述气液混合泵通过隔膜泵连接射流器代替,臭氧发生器通过管道连接射流器进气口,隔膜泵出水口连接射流器进水口,水箱通过水过滤装置与隔膜泵的进水口连接。

优选的，所述上安装盘和下安装盘上设有多个孔。

臭氧在水溶液中的分解速度比其在气相中的分解速度快，臭氧在水中分解半衰期与温度及pH值有关，随着温度升高，分解速度加快，温度超过100℃时，分解剧烈；温度达到270℃时，可立即转化为氧气，pH值越高，分解就越快，在常温常态常压的空气中分解，半衰期约为15～30min。如何将制备出的臭氧跟水混合均匀后，在半衰期内均匀稳定的应用是实用新型解决的技术问题之一。

本实用新型设计说明，臭氧发生器-气液混合泵-气液混合塔-高压水泵的连接方式、连接顺序和气液混合塔内部结构都是实现方案关键，实现了高压高浓度臭氧水输出。申请人认为，气液混合泵混合后的臭氧水进入气液混合塔是实现方案的关键所在，第一，进水口设在塔体顶端，出水口设在塔体底侧，整个塔体内保持常压或负压；第二，气液混合塔实现了臭氧水的二次混合和贮存；第三，水气混合室与上盖管的存在，确保溢出的臭氧二次溶解到臭氧水中；综上，本方案气液混合泵压力为1-20大气压条件下，得到的臭氧水浓度为18-20PPm，相同实验条件下对于图9中气液混合塔连接方案，制备出的臭氧水浓度普遍小于6PPm。

循环原理说明：气液混合泵输出端如有阻力(即上段中的负压或常压)，气体将不能够被带入气液混合泵，本方案气液混合泵输出端连接气液混合塔，气液混合塔中混合的气液水从上端进入从下端流出，如果气液混合塔中存在压力，气液混合水将通过溢流口进入水箱，从水箱中经水过滤装置进入气液混合泵输入端形成下一个气液混合循环，由于水箱与大气相同，也就是说气液混合泵输出端阻力足够小，因而能够将臭氧带入气液混合塔，在气液混合塔中水和臭氧能够再次混合。外加高压水泵加压后实现了高压臭氧水输出使用。(经实验气液混合泵接入现有技术气液混合塔后，再连接高压水泵，会造成气液混合泵输出端阻力过大，无法将臭氧带入，气液混合泵也就无法实现气液混合功能。经气液混合泵混合后的气体浓度太小不能够实现高压臭氧混合水的直接使用)。

使用及原理说明，臭氧发生器产生的臭氧，首先进入气液混合泵，气液混合泵作用是实现臭氧与水的初次充分混合，在泵体内，臭氧与水初次混合后通过进水口进入塔体顶部，在水气混合室内，上盖管使得从水中析出的臭氧随着水流再次溶解到臭氧水中，旋流装置通过扰流的原理增加了臭氧与水的二次融合，溶解臭氧较多的水通过臭氧水输出管输出，然后进入高压水泵；溢流口作用是保持气液混合塔内的负压或者一个大气压，当气液混合塔内压力大于一个大气压时，臭氧水通过管道进入水箱，再通过水过滤装置、气液混合泵的进水口进入气液混合泵，实现下一个气液混合循环；所以此结构即能平衡气液混合塔内压力，又能实现臭氧水的再循环使用。

本实用新型的有益效果概括为：其一，臭氧发生器-气液混合泵-气液混合塔-高压水泵的连接设计确保了臭氧在水中二次混合且暂存在气液混合泵以备使用，制备出了浓度达18PPm以上的臭氧水；其二，多个鲍尔环通过扰流原理实现了二次混合中臭氧在水中的充分溶解，上盖管结构实现了水气再混合，确保了析出的臭氧的再次溶解，获得高浓度臭氧水。

附图说明

图1为本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置的右前侧结构示意图；

图2为本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置的左前侧结构示意图；

图3为本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置主视结构示意图；

图4为本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置隔膜泵与射流泵左前侧结构示意图。

图5为本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置隔膜泵与射流泵右前侧结构示意图。

图6为本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置气液混合塔剖视结构示意图。

图7为上盖管的两种实施方式结构示意图。

图8为鲍尔环主视图和结构示意图。

图9为现有技术气液混合塔示意图。

其中，21.臭氧发生器，22.气液混合泵，23.气液混合塔，2g.隔膜泵,2s.射流器,23a.塔体，23b.进水口，23c.出水口，23d.溢流口，23e.旋流装置，23h.上安装盘,23i.下安装盘,23j.水箱,23f.上盖管,24.高压水泵，25.水过滤装置。

具体实施方式

为了加深对本实用新型的理解，下面将结合实例和附图对本实用新型一种高浓度臭氧水制备装置作进一步详述，该实施例仅用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型保护范围的限定。

如图1至图9所示，一种高浓度臭氧水制备装置，包括臭氧发生器21、与臭氧发生器21连接的气液混合泵22、连接气液混合泵22的气液混合塔23、与气液混合塔23连接的高压水泵24；所述气液混合塔23包括塔体23a、设在塔体23a上的进水口23b、设在塔体23a侧面的出水口23c和溢流口23d，塔体23a内设上安装盘23h和下安装盘23i，上安装盘23h和下安装盘23i之间设有旋流装置23e，上安装盘23h与塔体23a顶端形成水气混合室，下安装盘23i与塔体23a底端形成沉淀区；所述溢流口23d通过管道连接水箱23j；所述进水口23b与上安装盘23h之间设有上盖管23f；所述旋流装置23e为鲍尔环；所述水箱23j通过水过滤装置25与气液混合泵22的进水口连接；所述进水口23b设在塔体23a的上端盖上；所述上盖管23f上开设有孔或沟槽；所述上安装盘23h和下安装盘23i上设有多个孔；所述旋流装置23e为拉西环。

作为气液混合泵22的一种替代方式，所述气液混合泵22通过隔膜泵2g连接射流器2s代替,臭氧发生器21通过管道连接射流器2s进气口,隔膜泵2g出水口连接射流器2s进水口,水箱23j通过水过滤装置5与隔膜泵2g的进水口连接。

使用及原理说明，臭氧发生器21产生的臭氧，首先进入气液混合泵22，气液混合泵22作用是实现臭氧与水的初次充分混合，在泵体内，臭氧与水初次混合后通过进水口23b进入塔体23a顶部，在水气混合室内，由于上盖管23f存在从水中析出的臭氧会随着水流再次溶解到臭氧水中，鲍尔环通过扰流的原理增加了臭氧与水的多次充分融合，溶解臭氧较多的水通过臭氧水输出管22b输出，然后进入高压水泵24；溢流口23d作用是保持气液混合塔23内为负压或者一个大气压，当气液混合塔23内压力大于一个大气压时，臭氧水通过管道进入水箱23j，再通过水过滤装置25、气液混合泵22的进水口进入气液混合泵22，实现下一个气液混合循环；所以此结构即能平衡气液混合塔内压力，又能实现臭氧水的再循环。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，包括臭氧发生器(21)、与臭氧发生器(21)连接的气液混合泵(22)、连接气液混合泵(22)的气液混合塔(23)、与气液混合塔(23)连接的高压水泵(24)；

所述气液混合塔(23)包括塔体(23a)、设在塔体(23a)上的进水口(23b)、设在塔体(23a)侧面的出水口(23c)和溢流口(23d)，塔体(23a)内设上安装盘(23h)和下安装盘(23i)，上安装盘(23h)和下安装盘(23i)之间设有旋流装置(23e)，上安装盘(23h)与塔体(23a)顶端形成水气混合室，下安装盘(23i)与塔体(23a)底端形成沉淀区；

所述溢流口(23d)通过管道连接水箱(23j)；

所述旋流装置(23e)为拉西环。

2.根据权利要求1所述的一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，所述进水口(23b)与上安装盘(23h)之间设有上盖管(23f)。

3.根据权利要求2所述的一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，所述水箱(23j)通过水过滤装置(25)与气液混合泵(22)的进水口连接。

4.根据权利要求3所述的一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，所述进水口(23b)设在塔体(23a)的上端盖上。

5.根据权利要求4所述的一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，所述上盖管(23f)上开设有孔或沟槽。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，所述气液混合泵(22)通过隔膜泵(2g)连接射流器(2s)代替,臭氧发生器(21)通过管道连接射流器(2s)进气口,隔膜泵(2g)出水口连接射流器(2s)进水口,水箱(23j)通过水过滤装置(25)与隔膜泵(2g)的进水口连接。

7.根据权利要求6所述的一种高浓度臭氧水制备装置，其特征在于，所述上安装盘(23h)和下安装盘(23i)上设有多个孔。

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