DE2816875A1

DE2816875A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von ozon

Info

Publication number: DE2816875A1
Application number: DE19782816875
Authority: DE
Inventors: Theophanes George Pantazelos; Stanley Robert Rich
Original assignee: RPS ASS
Current assignee: RPS ASS
Priority date: 1977-04-18
Filing date: 1978-04-18
Publication date: 1978-10-19
Also published as: JPS53131995A; FR2401096A1; US4086152A

Description

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RPS ASSOCIATES, New York, N.Y./USA

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung von Ozon

In den bisher bekannten Vorrichtungen mit "stiller Entladung" wird Ozon dadurch erzeugt, daß Sauerstoff oder Luft durch lange Entladungsröhren hindurchgeführt wird, die aus konzentrischen Glaszylindern bestehen, welche auf ihrer inneren und äußeren Wandfläche metallbeschichtet sind, während das Gas durch, den Ringraum zwischen den Zylindern hindurchgeführt wird. An die Metallbeschichtungen wird eine hohe Wechselspannung angelegt, so daß sich dann in dem Gas Ozon bildet. Dieses Verfahren der Ozonerzeugung mittels "stiller Entladung" hat sich als unwirtschaftlich erwiesen. Bei der Entladung mit Wechselspannung werden positive und negative Ionen zusammen mit dem Ozon erzeugt, und neben anderem können diese entgegengesetzt geladenen Ionen rekombinieren, wodurch im Gas Wärme entsteht. Durch hohe Temperaturen und die Rekombination der entgegengesetzt geladenen Ionen wird in derartigen Einrichtungen das soeben erzeugte Ozon zum Teil wieder zerstört. Die Wände der Ozonherstellungsvorrichtung müssen gekühlt werden, um eine thermische Zersetzung des Ozons zu verhindern. Außerdem verringert anwesende Feuchtigkeit wesentlich den Wirkungsgrad der Ozonherstellung bei der stillen Entladung. Aus diesem

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Grunde wird in der herkömmlichen Praxis die Luft (oder ein sonstiges Sauerstoff enthaltendes Gas) die für die Ozonherstellung verwendet wird, getrocknet und bis zu einem Taupunkt von -50⁰G gekühlt, bevor sie in einen Ozongenerator mit stiller Entladung eingeführt wird. Dies ist teuer, und benötigt für die dafür erforderlichen Anlagen viel Raum und verbraucht überdies Energie.

Er scheint nunmehr generell anerkannt zu sein, daß Ozon in vielen Fällen der Wasserbehandlung das Chlor ersetzen kann, vorausgesetzt, daß die dafür aufzuwendenden Kosten angemessen erniedrigt werden können. Bei der derzeit noch verwendeten stillen Entladung sind 10 bis 15 kWh an elektrischer Energie für die Erzeugung von 0,5 kg Ozon erforderlich. Ein Teil dieser Energie wird in den Yorbehandlungseinrichtungen für die Luft oder den Sauerstoff verbraucht. Chlor erfordert weniger als halbsoviel Energie, was die Kosten ganz beträchtlich verringert. Die Erfindung macht sich zunutze, daß Ozon wirkungsvoller mittels negativer elektrischer Entladung hergestellt werden kann, z.B. mit Hilfe von Elektronenstrahlen, als dies mit stiller Wechselstromentladung möglich ist. Wird ein Elektronenstrahl bei der Ausführung der Erfindung eingesetzt, dann wird durch im Gas anwesende Feuchtigkeit die Elektronenstrahbehandlung nicht wesentlich in ihrer Wirksamkeit behindert. Wassermoleküle werden in H, H und 0 — aufgespalten, und die 0-Atome werden mit anderen O-Atomen kombinieren und Sauerstoff und Ozon bilden. Gemäß der Erfindung wird die Luft oder das andere Sauerstoff enthaltende Gas, das zur Ozonerzeugung behandelt wird, in einer geschlossenen Umlaufbahn geführt und wiederholt durch einen oder mehrere Ozongeneratoren mit negativer elektrischer Entladung bestrahlt. Ozon, das in diesem Umlaufpfad nicht wieder zerfällt, wird wiederholt durch die Bahn geleitet und von bei Jedem neuen Durchgang erneut produzierten Ozon im Gas ergänzt. Die Ozonmoleküle,

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die durch negative Ionen zerschlagen werden, können entweder abermals zu Ozon oder aber zu Sauerstoff rekombinieren. Die Ozonkonzentration in einem Sauerstoff haltigen, zirkulierenden Gas wird somit bis zu einem Gleichgewichts zustand gesteigert, der sich einstellt infolge des Ozon haltigen, das System verlassenden Gasstroms und des Sauerstoff haltigen Gases, das in das System erneut eingeführt wird. Gemäß der Erfindung, bei der eine negative elektrische Entladung angewendet wird, ist es möglich, eine Ozonkonzentration von mehr als 10 in Luft oder einem ähnlichen umlaufenden QJrägergas zu erzeugen. Es wird also mit der Erfindung ein nutzbringendes Verfahren und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens geschaffen, um eine hohe Ozonkonzentration zu erzielen.

Wird Ozon zur Vas Serbehandlung erzeugt, so strebt man an, einen Lösungsgehalt von 1 bis 3 · 10" Ozonmoleküle im Wasser zu erreichen, wobei die größere Menge dort benötigt wird, wo im Wasser zusätzlich Ozon verbrauchende Substanzen enthalten sind. Ein als relativ sauber anzusprechendes Wasser kann mit etwa 1 . 1O~ Ozonanteilen gereinigt oder desinfiziert werden, während typische Abwasser, die or garn* sehe Abfälle, Seife und Detergentien sowie industrielle Abfälle und dgl. enthalten, im allgemeinen besser mit 3 · 10 Anteilen gelösten Ozons behandelt werden, ftach der Henry'sehen Regel schwankt die Ozonkonzentration, die sich im Wasser durch Einmischen von Ozon haltiger Luft in Wasser unter Gleichgewichtsbedingungen herstellen läßt, mit der Konzentration (oder dem Partialdruck) des Ozons in der Luft, und zur Her-

—δ

stellung einer 3 · 10 Seile Ozon im Wasser ist eine Eonzentration von 10 Anteilen Ozon in Luft ein brauchbarer Grenzwerte

Wenn also die Ozonerzeugung für die Wasserreinigung brauchbar sein soll, dann muß eine Konzentration des Ozons in Luft

; eilen

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oder einem anderen Trägergas von wenigstens 10 Anteilen

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erzielt werden, muß ferner mit der Produktion bei einem Energieaufwand von etwa 6 bis 7 kWh 0,5 kg Ozon hergestellt werden und sollten keine teueren und gefährlichen Verfahrensschritte erforderlich sein. Insbesondere muß es möglich sein, Luft statt reinem Sauerstoff als Ausgangsgas zu verwenden und es sollten keine zusätzlichen Kosten für weitere Energie zur Vorbehandlung oder Trocknung der Luft benötigt werden.-

Die bei der Erfindung bevorzugte Quelle für negativ geladene Partikel ist ein Elektronenbeschleuniger. Auch Gleichstrom-Koronaeinrichtungen mit negativer Polarität haben bei der Erzeugung hoher Ozonkonzentration gemäß der Erfindung Anwendung finden können.

Das Ausgangsmaterial kann ein von gewöhnlicher Luft abweichendes Gas wie etwa mit Sauerstoff angereicherte Luft, Sauerstoff in einem anderen Ecägergas oder einfach Sauerstoff selbst sein, und das Ozon kann rückgewonnen, konzentriert oder für andere Zwecke verwendet werden; ist jedoch die Ozonerzeugung für die Wasserreinigung vorgesehen, ist es nach der Erfindung vorzuziehen, gewöhnliche Luft zu verwenden, die dann so behandelt wird, daß wenigstens 10 Gewichtsteile Ozon darin enthalten sind, wobei dieses Gas dann einfach unter Gleichgewichtsbedingungen in das Wasser eingemischt wird.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung an einzelnen Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schemadarstellung einer Einrichtung zur Ozonerzeugung und Wasserbehandlung mit dem erzeugten Ozon in einer ersten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 1A die Ansicht eines Beschuß-fensters in der Vorrichtung der Pig. 1;

Pig. 2 die schematische Darstellung eines Systems zur Ozon-

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erzeugung nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 3 eine graphische Erläuterungskurve einiger mit dem Ozongenerator nach Fig· 1 erzielter Ergebnisse.

Fig. 1 zeigt ein System mit einer Ozonanreicherungseinrichtung 5 nach der Erfindung, das zur Behandlung einer Wassermenge 10 mit Ozon verwendet wird. Die Wassermenge kann ein Fluß oder ein See, ein Abwassersammelbehälter oder ein sonstiger Abfluß oder dgl. sein. Mit Hilfe einer Elektronenquelle 12 wird eine negative elektrische Entladung erzeugt, wobei diese Elektronenquelle 12 einen Elektronenbeschleuniger aufweist, mit dem Elektronen durch ein Fenster 14 in eine Umlaufbahn 16 eingeschossen werden, die durch eine in sich geschlossene Leitung 18 gebildet wird. Ein Sauerstoff enthaltendes Gas (nicht dargestellt) wie Luft wird in die Bahn 16 über eine Zuführleitung 20 eingegeben. Um den Feuchtigkeitsgehalt des Gases braucht man sich dabei nicht zu kümmern. Ein Gebläse 22 in der Leitung 18, das von einem Motor 24- angetrieben wird, der auf der Außenseite der Leitung befestigt ist, fördert das Gas durch die Umlaufbahn 16, so daß es in der Darstellung im Uhrzeigersinn strömt, wie durch Pfeile 26 dargestellt. Das Gebläse liegt in der Bahn 16 stromauf von der Elektronenquelle 12, so daß das Sauerstoff enthaltende Gas am Fenster 14 vorbeigefördert wird. Ein Wärmeaustauscher 28 ist an die Leitung 18 unmittelbar im Anschluß an das Fenster 14 angeschlossen, wo die größte Wirkung beim Wärmeentzug aus dem Gas erreicht wird, nachdem es dem Elektronenbeschuß von der Elektronenquelle 12 ausgesetzt war, so daß dadurch vermieden wird, daß das Ozon durch Hitze wieder gespalten wird. Das Wasser aus der Wassermenge 10 wird mit einer Pumpe 30 über eine Zuführleitung 32 in den Wärmeaustauscher hineingepumpt und über eine Abgabeleitung 34 wieder zurückgeführt, so daß zur Wärmeaufnahme dieselbe Wassermenge verwendet wird, die mit Ozon behandelt werden soll.

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Eine Gasabgabeleitung 36 entnimmt eine stetige Gasmenge aus der in der Bahn 16 der Ozonkonzentrier einrichtung 5 umlaufenden Gasmenge, wozu eine Pumpe 38 verwendet wird, die das Gas abzieht und in eine in einem Tank 42 enthaltene Wassermenge 40 einleitet. Eine Pumpe 44 fördert Wasser aus der Wassermenge 10 über eine Zuführleitung 46 in den Tank 42. Eine Bückleitung 52 verbindet den Tank wieder mit der Wassermenge 10, wobei der Auslauf dieser Rückleitung 52 unterhalb des höchsten Punktes der Zuführleitung 46 jedoch nahe dem oberen Tankabschluß 50 liegt. Die Abgabeleitung 54 von der Gas mit Ozon angereicherte Gas fördernden Pumpe 38 läuft quer durch den Tank 42 nahe dem Boden und ist mit Auslaßö.ffnungen 56 versehen, von denen das Gas fein in der im Tank 40 enthaltenen Wassermenge verteilt wird. Zahlreiche vertikal angeordnete Führungsbleche 58, 60 unterteilen den Wassertank 40, so daß das Wasser im Tank von der Zuführleitung 46 bis zum Tankaustritt meandrierend strömen muß. In der Tankdeckfläche 50 befindet sich ein Gasablaßventil 62, und eine Zuleitung 64 für entflammbares Gas ist vorgesehen, mit der eine Gasflamme erzeugt wird, damit eventuell austretender, restlicher Ozon beseitigt wird.

Die Elektronenquelle 14 weist einen evakuierten Kolben 70 auf, der an einem Ende eine Elektronenquelle 72 und am anderen Ende ein Austrittsfenster 40 aufweist. Die Elektronenquelle 72 hat die üblichen Bestandteile, nämlich eine Kathode 74, eine Beheizung 76 für die Kathode und einen Elektronenbeschleuniger 78. Der Kolben 70 kann aus elektrisch nichtleitendem Material wie Glas hergestellt sein. Das Austrittsfenster 40 ist üblicherweise eine dünne Folie aus Aluminium, die von Elektronen mit hoher Energie durchstoßen werden kann. Für die Erzeugung eines Elektronenstrahls wird die Kathode (zusammen mit der Heizvorrichtung) auf einem negativen Potential von -100 000 Volt gehalten. Die Beschleunigungselektrode hat dann ein negativen Potential von -90 000 Y, während das Austrittsfenster 14 auf einem gegenüber der Elektronenquelle

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positiven Potential liegt, das zweckmäßigerweise Erdpotential ist, welches über den Anschluß 80 an das Fenster herangeführt wird. Eine Strahl lenkvorrichtung 82 umgibt den engen Halsteil des Kolbens zwischen Elektronenquelle 72 und !Fenster

Pur den Betrieb wird der Kolben 70 evakuiert, wofür ein Anschluß 83 vorhanden ist, der dicht verschlossen werden kann. Damit das Fenster 14 nicht impltidiert, wird die Folie von einem Stützgitter 84 innerhalb des Kolbens abgestützt; üblicherweise besteht das Stützgitter aus Röhren 86, durch die eine Kühlflüssigkeit (z.B. Wasser) fließen kann (Fig. 1A).

Die Betriebsweise des in Fig. 1 dargestellten Systems läßt sich nun verstehen. Sauerstoff in Form von O₂ in dem in der Bahn 16 umgepumpten Gas wird mit Elektronen aus der Elektronenquelle 12 beschossen, wobei einige Sauerstoffmoleküle in Ozon O^ umgewandelt werden. Durch den Elektronenbeschuß entsteht einige Wärme, die im Wärmeaustauscher 28 aus dem Gasstrom abgezogen werden, nachdem dieser am Fenster 14 vorbeigeströmt ist, um so ein Zerbrechen der Ozonmoleküle du.?ch Wärme zu vermeiden. Da das Gas in der Bahn 16 wiederholt umläuft und am Fenster 14 vorbeikommt, wird die Ozonkonzentration in G-as in der in sich geschlossenen Leitungsbahn 18 etwa linear gesteigert, wie nachfolgend erläutert wird.

Die Umlaufleitung 18 ist vorzugsweise aus rostfreiem Stahl oder einem anderen, gegen Oxydation durch Ozon widerstandsfähigen Material hergestellt. Als elektrisch isolierende Werkstoffe werden, wo nötig, vorzugsweise Glas oder Keramik eingesetzt. Wo Plastikmaterialien für Leitungen oder Lager oder Dichtungen erforderlich sind, benützt man vorzugsweise {Detrafluoräthylen-Polymer (unter der Markenbezeichnung "TEFLON" im Handel). Dieser Stoff kann über einen weiten !Temperaturbereich von -75° bis +250 C eingesetzt werden.

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Im Elektronenstrahlgenerator 12 wird für das fenster 14 vorzugsweise eine Aluminiumfolie verwendet, denn diese "bietet "brauchbare Eigenschaften zu annehmbaren Kosten. Beryllium, das für Elektronen noch durchlässiger ist als Aluminium, hat einen höheren Preis. Wenn die Kosten vertretbar sind, empfiehlt sich jedoch wegen der geringeren Elektronenabsorption die Verwendung eines Austrittsfensters 14 aus Beryllium.

In Pig. 2 ist eine Ionenkonz erfrier einrichtung 95 dargestellt, die mit einer negativen elektrischen Entladungseinrichtung in Gestalt eines Gleichspannungs betriebenen Ionisators 112 ausgestattet ist, bei dem eine Anordnung spitzer Elektroden 111 über einen Anschluß 110 an eine negative Gleichspannung angeschlossen ist. Ein durchlässiges Gitter 114 aus einem elektrisch leitfähigen Material befindet sich mit Abstand vor den Elektrodenspitzen und überzieht den ganzen Querschnitt der in sich geschlossenen Bahn 116, in der ein Strom eines Sauerstoff enthaltenden Gases in Richtung der Pfeile 126 herumgeführt wird, wobei das Gitter an Erde liegt, wie bei 119 gezeigt. Die Bahn 116 wird von einer in sich geschlossenen Leitung 118 gebildet ähnlich der Leitung 18 der Ozonkonzentriereinrichtung 5 in !Fig. 1, Mit einer Gasleitung 120 wird Sauerstoff enthaltendes Gas in die Bahn 116 eingeleitet, während eine Gasabführleitung 136 dazu dient, mit Ozon angereichertes Gas aus der Bahn 116 herauszuführen. Die mit Gleichstrom betriebene Ionisiereinrichtung 112 entwickelt in dem in der geschlossenen Bahn 116 enthaltenen Gas einen elektrostatischen "Wind", wodurch nicht nur Ozon in dem Sauerstoff enthaltenden Gas erzeugt wird sondern das Gas auch in Richtung der Pfeile 126 durch die Bahn gefördert wird, so daß ein eigener Gasantriebsmechanismus wie etwa ein Gebläse 22 bei dem Ausführungsbeispiel nach Pig. 1 nicht erforderlich ist. Ein Wärmeaustauscher 128 ist in Pig. 2 schematisch dargestellt. Er hat dieselbe Funktion wie der Wärmeaustauscher 28 in der Anlage der Pig. Es versteht sich, daß die Ozonkonzentriereinrichtungen 95 der Pig. 2 und 5 der Pig. 1 gegeneinander ausgetauscht werden

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können, wenn es gewünscht wird, Ozon zu produzieren.

Es wurde eine Ozon konzentrierende Anlage nach der Ausführungsform gemäß Eig. 2 hergestellt mit drei mit Gleichspannung betriebenen Ionisiereinrichtungen 112, die über die geschlossene Bahn 116 mit etwa gleichem Abstand untereinander verteilt waren. Die Leitung 118 hatte Querschnittsabmessungen von 7,5 χ 25 cm und eine mittlere Länge von 185 cm. Die Leitung bestand aus rostfreiem Stahl, und nur Keramikis<liermateria— lien wurden benutzt, um die Verluste von Ozon aufgrund der Oxydation von !eilen zu verringern. Die Ionisiervorrichtung wurde gespeist mit einer Potentialdifferenz von 21 kV bei einem Strom von 2,75 ^A zwischen den Elektroden 111 und 114. Dabei entstand in dem Gas in der Leitung ein elektrostatischer Wind, der das Gas mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 100 m pro min. in Bewegung brachte, damit durchlief das Gas die Bahn 116 mit nahezu 50 Umläufen pro Minute.

Bei geöffneter Leitung 118 erhielt man bei einem einzigen Durchlauf eine Ozonkonzentration von 10" , was mit einem Meßinstrument der Firma Ihermoelectron Corp., Modell 10, Serien Nummer Eng. 012,013,014 gemessen wurde und das auf der Basis der Photolumines'zenzreaktion zwischen Stickoxyd und Ozon arbeitet. Das Instrument war so geeicht, daß die Ozonkonzentration unmittelbar in ppm abgelesen werden konnte. Die Ozonkonzentrationsmessung wurde auch nach der Standard-Kaliumiodid-Titrationsmethode durchgeführt. Bei geschlossener Leitung 118, bei der dann ein Gasumlauf in der Bahn 116 auftrat, wurde alle 15 Sekunden während 5 Minuten eine Ozonkonzentrationsmessung durchgeführt. Die Zunahme der Ozonkonzentration in dem Gas, das in der Bahn 116 umlief, war gleichmäßig und linear mit 10 % bis zu annähernd 12 Minuten Betriebsdauer, an welchem Punkt die Vervielfachung der Ozonkonzentration dann das 1600-fache betrug.Dieses Ergebnis ist in der Graphik der Fig. 3 aufgetragen. Die Kurve I30 verbindet mehrere Meßpunkte. Gleichgewicht in der Ozonkonzentration wurde bei 2,65 . 10~^ Anteilen

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Ozon im Gas erreicht. Die Kurve zeigt diesen Viert, der "bereits hinter dem Idnearbereich liegt. Die Heßpunkte der Kurve 130 sind Durchschnittswerte aus fünf Yersuchsläufen an einem Tag, bei denen die Daten sowohl mit dem Photolumineszenz-Ozonmesser als auch nach der Standard-Kaliuingodid-Reduktionsmethode durchgeführt wurden. Diese Methode wurde angewendet, um das Photolumineszenzmeter zu eichen. Folgende Ergebnisse wurden erzielt:

TABELLE I

Versuch Nr. Maxim. Konzentration (ppm) mit KI Reduk-

mit Photolumineszenz-Meter tions-Methode

1 2.100 2-259

2 2 205 2 599

3 1 950 2 357 4- 1 816 2 226 5* 1 150 1 Λ33

Versuch Ur. 5 wurde freiwillig auf den linearen Abschnitt der Kurve 130 beschränkt.

Alle Ablesungen der in der Tabelle I aufgeführten Werte erfolgten mit der Kaliumjodid-Reduktionsmethode und der Photoluminiszenzmeter-Methode gleichzeitig.

Eine Größensteigerung der Versuchsapparatur führte zu einer Zunahme von Ozon in unbehandelter Luft auf 19 · 10 . Die negativen Koronageneratoren wurden vergrößert und mit der 10-fachen Leistung gespeist gegenüber den oben beschriebenen Versuchen. Die daraus gemessenen Daten zeigen im wesentlichen das 10-fache der ersten Werte, wobei eine Ozonkonzentration von 19 · 10 ^ Teilen Ozon erzielt werden konnte.

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Ein Versuch, mit Wechsels tr oment ladung (stille Entladung) in einem entsprechenden Ozongenerator die vorstehend genannten Ergebnisse zu wiederholen, die mit einem Ozongenerator mit negativer elektrischer Entladung erzielt werden konnten, schlug fehl. Es konnten keine vergleichbaren Ergebnisse erreicht werden. Mit dem Ozongenerator mit negativer elektrischer Entladung wurde eine lineare Steigerung der Ozonkonzentration bis auf das.2050-fache der in einer offenen Bahn erzielbaren Konzentration innerhalb von etwa 26 Minuten erreicht, wobei innerhalb der ersten Minute eine Steigerung auf das 75-fache eintrat. Im Gegensatz dazu war mit einem Ozongenerator mit stiller Entladung weder ein linearer Anstieg der Ozonkonzentration noch eine Steigerung auf mehr als das 3-fache im Betrieb während 5 Minuten zu erreichen, wenn ein solcher Generator in ein Umlaufsystem eingebaut wurde.

Bei Verwendung eines im Handel erhältlichen Ozongenerators mit stiller Entladung ("Velsbach"-Ozongenerator Modell T 816) wurde, um eine Ozonkonzentrier einrichtung zu schaffen, eine Umlaufbahn nach Art der bei der Erfindung verwendeten dadurch erzeugt, daß der Ausgang des Generators auf seinen Eingang rückgeführt wurde. Um diese Verbindung herzustellen, wurde ein öl--loser Kompressor verwendet. Es wurde dieser Kompressor gewählt, weil öl oxidierbar ist. Die Hezirkulationsrate wurde so eingestellt, daß sie der normalen Luftdurchsatzrate entsprach, welche 9 Liter pro Minute bei diesem speziellen Gene— rator betrug. Im Eezirkulationspfad wurde eine Probenentnahmeöffnung angebracht, aus der Proben von 0,6 Liter pro Minute entnommen wurden. Diese Bedingungen ergaben ein Verhältnis von Rezirkulation zu Durchsatz von 15 ^: 1· Die Messungen der Ozonkonzentration wurden unter Verwendung der 2-fachen Instrumentierung durchgeführt, und zwar auf der Basis des offenen Betriebs (Ausgangskonzentration) und bei Anwendung der Rezirkulation. Ein erster Versuch lief über 5 Minuten, wobei die Leistungszufuhr zum Ozongenerator auf Maximalwert gestellt

—5 wurde, was ein Meßergebnis von 4,5 · 10 Ozonanteile im

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offenen Betrieb ergab. Die Ergebnisse waren folgende:

	φαήκτ,τ.τ; ττ	Ozonkonz entration
Zeit	(ppm)
(Minuten)	4.5ΟΟ (offener Betrieb)
0	6 ,400
1	8 400
2	8 800
3	8,850
4	8.900
5

Am Ende von einer Minute war die Konzentration um weniger als die Hälfte angestiegen. Die Uettozunähme war innerhalb der nächsten Minute etwa gleich. In den nächsten 3 Minuten zeigte sich kaum eine Steigerung. Am Ende der fünf Minuten war die Ozonkonzentration auf etwa das 2-Fache des Wertes bei offenem Betrieb angewachsen. Diese Steigerung ist weit geringer als bei Einsatz einer Elektronenquelle.

In einem zweiten Versuch wurde die Leistung so eingestellt, daß die Anfangs ο ζ onkonz entration o,215 - 10""* im offenen Betrieb war, um feststellen zu können, ob durch den Beginn mit einer höheren Konzentration ein Sättigungspegel erreicht worden war, dexjbei niedrigerem Ausgangspegel nicht auftrat. Der Versuch ergab folgende Werte:

8 U 9 8 4 2. /1132 _rr.,_?

	IA-BEIiLE III	Ozonkonzentration
Zeit	(ppm)
(Minuten)	125 (offener Betrieb)
O	320
1	330
2	460
3	390
4	395
5

Diese Ergebnisse sind ähnlich denen, die bei einem höheren Anfangs-Ozonkonzentrationswert erhalten wurden. In beiden Fällen stieg die Ozonkonzentration wesentlich langsamer als bei "Verwendung des Ozongenerators mit Elektronenquelle, und es konnte auch kein linearer Anstieg der Ozonkonzentration festgestellt werden. In jedem Falle, wenn ein lineares Anwachsen der Ozonkonzentration vorlag, konnte man in jeder Minute einen Anstieg von wenigstens etwa dem 15-fachen Wert der Konzentration bei offenem Betrieb erwarten, der sich der Ausgangskonzentration hinzufügte. Dies trat jedoch bei der Anlage bei den Versuchen nach Tabelle 3 nicht ein.

Der scharfe Gegensatz zwischen dem Ozonkonzentrationsanstieg auf etwa das 2600-fache des Konzentrationsanfangswertes auf der einen Seite und dem Anstieg auf nur das 2 bis 3-iache des Konzentrationsanfangswertes auf der anderen legt den Schliß nahe, daß die Wechselstromentladung, die im Generator mit stiller Entladung verwendet wird, nahezu so^viel Ozon wieder zerstört, wie sie erzeugt, und daß der Generator mit stiller Entladung eine hohe Ozonkonzentration nur Junten Einsatz

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großer Mengen an elektrischer Energie hervorbringt.

Mt der Erfindung wird eine unerwartete Steigerung der Ozonkonzentration erzielt, wenn im Ozongenerator eine Elektronenquelle verwendet wird. Eine derartige Quelle kann neben den vorstehend beschriebenen auch aus Betastrahlen aussendendem radioaktivem Material, durch Plasmaentladung, bei der Elektronen aus dem Plasma abgeleitet und auf die Oz oner zeuger einrichtung gelenkt werden, verschiedene Arten von Elektronenbeschleunigern mit und ohne Strahlablenksystemen und Ionisierungseinrichtungen gebildet sein, wie sie für elektrostatische Luft- und Gasreinigungsanlagen verwendet werden, die eine negative Ionisation hervorbringen, um nur einige zu nennen. Es sollen Verbesserungen nicht vernachlässigt werden, damit nachteilige Auswirkungen von Ionen in dem Raum vermieden werden, in dem der Sauerstoff mit der negativen elektrischen Ladung zusammenwirkt, denn es ist bekannt, daß positive und negative Ionen zusammen mit den Elektronen erzeugt werden, und daß die Rekombination dieser Ionen Wärme hervorbringt, die das Ozon wieder zerstören kann. Derartige Verbesserungen sind z.B. Hilfselektroden (beispielsweise positive Elektroden) oder magnetische Felder nahe dem Einwirkungsbereich der Elektronen auf das Gas, die bei Einsatz bei der Erfindung dazu beitragen, die Ozonkonzentration bei geringem Aufwand an elektrischer Energie noch zu steigern.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE

1« Verfahren zur Ozonerzeugung in einem Sauerstoff enthaltenden Gas innerhalb einer umschlossenen Bahn, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas im wesentlichen ausschließlich mit negativgeladenen Partikeln behandelt wird, um aus einem kleinen Teil des Sauerstoffs Ozon zu erzeugen, und daß die Behandlung der gesamten Gasmenge in wiederholter Folge mehrere Male durchgeführt wird, wodurch die Ozonkonzentration im wesentlichen linear ansteigt.

2« Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Behandlung durch eine Umlaufführung des Gases in der umschlossenen Bahn durchgeführt wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas Luft ist.

4-, Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß ein kontinuierlicher

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ORIGINAL INSPECTED

2 δ ι R 8 '7 δ

Strom Ozon enthaltenden Gases dadurch erhalten wird, daß aus dem zirkulierenden Gasstrom ein kleiner Teil der zirkulierenden Gasmenge herausgeleitet und durch Zuleiten der gleichen Menge von Sauerstoff haltigem Gas in den zirkulierenden Gasstrom ersetzt vrird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 4-, dadurch gekennzeichnet , daß die Temperatur des Sauerstoff enthaltenden Gases und/oder des umlaufenden Gases unterhalb der Temperatur gehalten wird, "bei der Ozon zerfällt.

6. Verfahren nach Anspruch 5 "bei Anwendung zur Behandlung eines weiteren Stoffes, der als Wärmesenke verwendbar ist, dadurch gekennzeichnet , daß der andere Stoff zum Entzug von Wärme aus dem Sauerstoff enthaltenden Gas benützt wird.

7· Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Sauerstoff enthaltende Gas mit Elektronen behandelt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet , daß ein Elektronenbeschleuniger als Elektronenquelle dient.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß als Elektronenquelle eine negative Koronaelektrode verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung des Sauerstoff enthaltenden Gases

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solange wiederholt wird, bis die Ozonkonzentration

__ p

auf einen Wert über 10 Anteile angestiegen ist.

11. Ozonerzeugeranlage mit einer Quelle für eine Menge Sauerstoff enthaltenden Gases, gekennz eichnet durch eine allseitig umschlossene Bahn (16) (116) und Mittel, die das Ozon enthaltende Gas wiederholt durch die geschlossene Bahn zirkulieren lassen, Einrichtungen zum Erzeugen einer Anzahl von Elektronen und Einrichtungen, durch die die Elektronen auf das Sauerstoff enthaltende Gas gelenkt werden.

12. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Elektronenbeschleuniger (12) für die Elektronenzuführung.

15. Anlage nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Gleichspannungskorona-Entladeeinrichtung für die Elektronenzuführung.

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