JP5915884B2 - オゾン生成及びオゾン溶解装置 - Google Patents
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Description
(2)放電部から流体の距離が近く、放電部で生成したオゾン等のガスは直ちに流体に作用するので、オゾンだけでなく放電によって生成するラジカルの利用が可能となる。
(3)生成したオゾンをベンチュリ管の内部に導入する際にオゾン気泡が圧壊することによってOHラジカル等の活性種を生成することができ、オゾンでは酸化分解できない化合物の分解が可能となる。
(4)ベンチュリ管の枝管に具備された調節弁を調整することによって、放電部の圧力を操作することができ、高濃度オゾンの生成が可能になると共に、オゾン濃度の調整ができる。
(5)誘電体管内に導入するガスと流体の気液比を制御することによって、簡単に目的とする濃度のオゾン水を製造できる。
以下、本発明における第一の実施形態について図2、図3を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことはいうまでもない。
次に、本発明における第二の実施形態について図4を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことはいうまでもない。
次に、本発明における第三の実施形態について図9を基に説明するが、本発明が本実施形態に限定されないことはいうまでもない。
気相オゾン濃度計:東亜ディーケーケー社製 OZ−3O
受水槽上部にオゾン濃度センサーを差込み、気相オゾン濃度計を用いて測定した。
(2)溶存オゾン濃度の測定
溶存オゾン濃度計:東亜ディーケーケー社製 OZ−2O
循環槽内に溶存オゾン濃度センサーを投入し測定した。
図1に実験装置のフロー図を示す。実験装置はオゾン生成及びオゾン溶解装置とオゾン生成及びオゾン溶解装置から吐出される処理水を受水する受水槽(15L)で構成されており、循環槽からオゾン生成及びオゾン溶解装置へ循環移送できるようにポンプを配置し配管し、受水槽には水面上部にオゾン濃度センサーと水面下部に溶存オゾン濃度センサーを設置した。また、オゾン生成及びオゾン溶解装置のガス導入口と酸素ボンベをチューブで接続した。
図2にオゾン生成及びオゾン溶解装置を示す。オゾン生成及びオゾン溶解装置本体の誘電体管及びベンチュリ管は石英ガラス製でベンチュリ管狭窄部より1次側が2重管となっている。ベンチュリ管(内径12mm、外径14mm、通水部口径5mm)内には水道水を通過させると共に、誘電体管(内径16mm、外径18mm)とベンチュリ管の間隙(1mm)には酸素ボンベより酸素を流した。ベンチュリ管と誘電体管の間隙を通過する酸素は、ベンチュリ管と誘電体管の間隙で放電が生起されオゾンとなるが、生成したオゾンはベンチュリ管内管の狭窄部へ導入されるようにチューブ接続している。尚、このチューブには放電部の圧力が調整できるように調節弁を具備すると共に、ベンチュリ管内を通過する水道水が狭窄部から逆流しないように逆止弁が具備されている。
また、誘電体管はジャケット構造(内部5mm、長さ100mm)となっており、ジャケット内部には35%塩化ナトリウム溶液が封入してあり、ステンレス製の針金を挿入して高電圧電極とし、電源と接続されている。一方、水道水が通過するベンチュリ管内に直径2mmのステンレス製の接地電極を挿入して電源と接続してある。
実験はポンプを起動させ30L/minの流速で水道水を循環させると共に、酸素ボンベから3L/minの風量で酸素を導入しながら電圧を印加(12kV、7kHz)し放電を行い、オゾン生成量及びオゾン水濃度の測定を行った。その結果、図5に示すように、放電開始から30分後の生成オゾン濃度は10500ppmとなり、図6に示すように、溶存オゾン濃度は3.75ppmとなった。
メチレンブルー濃度が5mg/Lとなるように水道水に添加したこと以外は、実施例1と同様にして行い、積算生成オゾン量の経時変化を図7、メチレンブルー除去量の経時変化を図8に示した。
OHラジカル補足剤であるt−BuOHが1mMとなるように添加したこと以外は実施例2と同様にして行い、積算生成オゾン量の経時変化を図7、メチレンブルー除去量の経時変化を図8に示した。この結果から、生成オゾンが同等であるにも関わらずt−BuOHの添加によって脱色率が低下しており、本オゾン生成及びオゾン溶解装置によるOHラジカルの生成が示唆された。
ベンチュリ管から吐出された水に接地電極を配設したこと以外は実施例1と同様に行い、オゾン生成量及びオゾン水濃度の測定を行った(図3参照)。その結果、図5に示すように、放電開始から30分後の生成オゾン濃度は5400ppmとなり、図6に示すように、溶存オゾン濃度は1.57ppmとなった。
ベンチュリ管の外側に接地電極を配設したこと以外は実施例1と同様に行い、オゾン生成量及びオゾン水濃度の測定を行った(図4参照)。その結果、図5に示すように、放電開始から30分後の生成オゾン濃度は10850ppmとなり、図6に示すように、溶存オゾン濃度は3.84ppmとなった。
接地電極をステンレス製の針金にガラス被覆し、印加電圧を(15kV、7kHz)とした以外は実施例1と同様に行い、オゾン生成量及びオゾン水濃度の測定を行った。その結果、図5に示すように、放電開始から30分後の生成オゾン濃度は9400ppmとなり、図6に示すように、溶存オゾン濃度は3.28ppmとなった。
ベンチュリ管と誘電体管の間隙(放電部)の圧力が107kPaとなるように、ベンチュリ管の枝管に接続している調節弁を調整した以外は実施例1と同様に行い、オゾン生成量及びオゾン水濃度の測定を行った。その結果、図5に示すように、放電開始から30分後の生成オゾン濃度は11750ppmとなり、図6に示すように、溶存オゾン濃度は4.15ppmとなった。
ベンチュリ管と誘電体管の間隙(放電部)の圧力が117kPaとなるように、ベンチュリ管の狭窄部に接続している調節弁を調整した以外は実施例6と同様に行い、オゾン生成量及びオゾン水濃度の測定を行った。その結果、図5に示すように、放電開始から30分後の生成オゾン濃度は13150ppmとなり、図6に示すように、溶存オゾン濃度は4.68ppmとなった。
図9に示すように、水道水を循環させずに連続通水したこと以外は実施例1(気液比0.1)と同様に行い、オゾン水濃度を測定した。その結果、図10に示すように、オゾン溶解効率は57%となった。
水道水の流速を10L/min(気液比0.3)とした以外は実施例8と同様に行い、オゾン水濃度を測定した。その結果、図10に示すように、オゾン溶解効率は23%となった。
水道水の流速を7.5L/min(気液比0.4)とした以外は実施例8と同様に行い、オゾン水濃度を測定した。その結果、図10に示すように、オゾン溶解効率は17%となった。
オゾン生成及びオゾン溶解装置本体の誘電体管1及びベンチュリ管2は石英ガラス製でベンチュリ管2狭窄部より1次側が2重管となっている。(図4参照)ベンチュリ管2(内径12mm、外径14mm、通水部口径5mm)内には水道水を通過させると共に、誘電体管1(内径19mm、外径21mm)とベンチュリ管2の間隙(1mm)には酸素ボンベより酸素を流した。ベンチュリ管2と誘電体管1の間隙を通過する酸素は、ベンチュリ管2と誘電体管1の間隙で放電が生起されオゾンとなるが、生成したオゾンはベンチュリ管2の内管の狭窄部へ導入されるようにチューブ接続している。尚、このチューブには放電部の圧力が調整できるように調節弁11を具備すると共に、ベンチュリ管2の内部を通過する水道水が狭窄部から逆流しないように逆止弁12が具備されている。
水道水を通過させずに実施例10と同様に行い、非接触式温度計を用いて電極温度を測定すると共に、消費電力を測定した。その結果、図11に示すように、放電開始後30分の電極温度は高電圧電極が62.3℃、接地電極が66.6℃となった。また図12に示すように、消費電力は38Wとなった。
2…ベンチュリ管
3…高電圧電極
4…接地電極
5…電源
6…原料ガス導入口
7…オゾン吐出口
8…枝管
9…オゾン移送管
10…逆止弁
11…調節弁
12…原料ガス
Claims (8)
- 供給される原料ガスに電圧を印加することによって誘電体管の内部に放電を生起させオゾンを生成させ、該オゾンを流体に溶解させる装置において、ベンチュリ管の外周に該誘電体管を配置し密閉空間を形成し、該誘電体管の一方に該原料ガスを供給するための原料ガス導入口を設け、他方に生成された該オゾンを該ベンチュリ管の内部に導入するためのオゾン排出口が設けられ、該誘電体管の密閉空間内と該ベンチュリ管の枝管がオゾン移送管で連通され、該枝管に流体の逆流を防止する逆止弁が具備され、該誘電体管の外側に高電圧電極を配置し、該ベンチュリ管の内部の流体又は該ベンチュリ管から吐出される流体に接地電極が配設され、供給される原料ガスと流体の量が、気液比0.3以下であることを特徴とするオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- 供給される原料ガスに電圧を印加することによって誘電体管の内部に放電を生起させオゾンを生成させ、該オゾンを流体に溶解させる装置において、ベンチュリ管の外周に該誘電体管を配置し密閉空間を形成し、該誘電体管の一方に該原料ガスを供給するための原料ガス導入口を設け、他方に生成された該オゾンを該ベンチュリ管の内部に導入するためのオゾン排出口が設けられ、該誘電体管の密閉空間内と該ベンチュリ管の枝管がオゾン移送管で連通され、該枝管に流体の逆流を防止する逆止弁が具備され、該誘電体管の外側に高電圧電極を配置し、該ベンチュリ管に接地電極が配設され、供給される原料ガスと流体の量が、気液比0.3以下であることを特徴とするオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- 前記オゾン移送管に前記オゾンの流量を調節する調節弁が具備されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- 前記接地電極がガラス被覆されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- 前記誘電体管が少なくともセラミックスかガラスのいずれか一方であることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載のオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- 前記ベンチュリ管がセラミックス、ガラス、樹脂、金属のいずれか1つからなることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- 前記誘電体管及び前記ベンチュリ管が石英ガラス製であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のオゾン生成及びオゾン溶解装置。
- オゾンが溶解した流体を再度前記ベンチュリ管に返送し、流体を循環させる構造を有していることを特徴とする請求項1乃至7のいずれかに記載のオゾン生成及びオゾン溶解装置。
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