السيراميك المسامي

مولد الأوزون هو جهاز تستخدم لإنتاج غاز الأوزون (O3). يميل الأوزون إلى التحلل ولا يمكن تخزينه، بل يجب إنتاجه واستخدامه في الموقع (وفي ظروف خاصة، يمكن تخزينه لفترة قصيرة من الزمن). لذلك، يجب استخدام مولدات الأوزون في جميع الأماكن التي تحتاج إلى الأوزون. وتستخدم مولدات الأوزون على نطاق واسع في مجالات مثل مياه الشرب، معالجة مياه الصرف الصحي، الأكسدة الصناعية، معالجة الأغذية وحفظها، تركيب الأدوية، والتعقيم في الفضاء. ويمكن استخدام غاز الأوزون الناتج مباشرة أو مزجه مع سائل باستخدام جهاز خلط للمشاركة في التفاعل.

مبدأ عمل مولد الأوزون
عند توصيل التيار الكهربائي، يُنتج الجهاز أكسجينًا يتجمع ليشكّل جزيئات أوزون بفعل مجال كهربائي عالي الجهد أو إشعاع فوق بنفسجي باستخدام الأقطاب الموجبة والسالبة.
المعادلة الكيميائية للتفاعل هي: 3O2 ═ 2O3
وفقًا لطريقة إنتاج الأوزون ، يمكن تصنيف مولدات الأوزون بشكل رئيسي إلى ثلاثة أنواع: نوع التفريغ عالي الجهد ، ونوع الإشعاع فوق البنفسجي ونوع التحليل الكهربائي.
مولد تخفيضات عالية الجهد
يستخدم هذا النوع من مولد الأوزون تيار عالية الجهد من تردد معين لإنشاء مجال كهربائي كورونا عالي الجهد، مما يتسبب في خضوع جزيئات الأكسجين داخل أو حول المجال الكهربائي لردود فعل كهروكيميائية، وبالتالي توليد الأوزون
يحتوي هذا النوع من مولد الأوزون على تكنولوجيا ناضجة وتشغيل مستقر وعمر خدمة طويل وإنتاج الأوزون الكبير (حتى 1 كجم / ساعة لكل وحدة) ، مما يجعله مولد الأوزون الأكثر استخدامًا في الصناعات ذات الصلة في الداخل والخارج
في مولدات الأوزون ذات التفريغ عالية الجهد، هناك الأنواع التالية:
1.وفقاً لوتيرة الجهد العالي للمولد، هناك ثلاثة أنواع: تردد الطاقة (50-60 هرتز) ، تردد متوسط (400-1000 هرتز) ، وتردد عال (> 1000 هرتز).
تتميز المولدات ذات التردد المتوسط والعالي بأنها صغيرة الحجم ومنخفضة استهلاك الطاقة وذات إنتاجية كبيرة من الأوزون، وهي المنتجات الأكثر استخدامًا.
2. وفقًا لمواد الغاز المستخدمة، هناك نوعان: نوع الأكسجين ونوع الهواء. عادةً ما يتم تزويد نوع الأكسجين بالأكسجين عبر أسطوانات أكسجين أو مولدات أكسجين. بينما يستخدم نوع الهواء عادةً هواءً مضغوطًا نظيفًا وجافًا كمادة خام.
بما أن الأوزون يُنتج من الأكسجين وأن محتوى الأكسجين في الهواء لا يتجاوز 21% فقط، فإن تركيز الأوزون الناتج عن المولدات من نوع الهواء يكون نسبيًا منخفضًا. أما نقاء الأكسجين في الزجاجات أو مولدات الأكسجين فهو أكثر من 90%، وبالتالي فإن تركيز الأوزون الناتج عن مولدات الأكسجين يكون أعلى.
3. وفقاً لطريقة التبريد، هناك نوعان هما التبريد بالماء والتبريد بالهواء. عند تشغيل مولد الأوزون، فإنه يولد كمية كبيرة من الطاقة الحرارية، والتي تحتاج إلى تبريد، وإلا فإن الأوزون سيتحلل أثناء إنتاجه بسبب درجات الحرارة العالية. يتمتع مولد التبريد بالماء بتأثير تبريد جيد، وتشغيل مستقر، وعدم وجود تدهور في الأوزون، ويمكنه العمل بشكل مستمر لفترة طويلة. ومع ذلك، فإن بنيته معقدة وتكون التكلفة أعلى قليلاً. تأثير التبريد في النوع المبرد بالهواء غير مثالي، ويكون تدهور الأوزون واضحاً. عادةً ما تكون المولدات عالية الأداء ذات الأداء المستقر بشكل عام من نوع التبريد بالماء. ويُستخدم التبريد بالهواء عموماً فقط في مولدات الأوزون من الفئة المتوسطة والمنخفضة التي تكون كمية إنتاج الأوزون فيها نسبية صغيرة.
عند اختيار المولد، يجب اختيار نوع التبريد بالماء قدر الإمكان.
4. تُصنَّف أنواع المولدات العازلة الشائعة حسب مواد العزل إلى أنابيب كوارتز (نوع من الزجاج)، وألواح سيراميكية، وأنابيب سيراميكية، وأنابيب زجاجية، وأنابيب مينا، إلخ. توجد في السوق مولدات أوزون مصنوعة من مختلف مواد العزل، وتختلف خصائصها. يُعدُّ العزل الزجاجي أحد أقدم المواد المستخدمة في إنتاج الأوزون بشكل اصطناعي نظرًا لانخفاض تكلفته وأدائه المستقر، لكنه يمتلك مقاومة ميكانيكية ضعيفة. تشبه السيراميكات الزجاج من حيث الخصائص، لكن يصعب معالجة السيراميك، وخاصةً عند استخدامه في مولدات الأوزون الكبيرة، حيث تكون هناك قيود على استخدامه.
5. وفقًا للهيكل الخاص بمولد الأوزون، هناك نوعان هما: نوع التفريغ بحاجز العزل (DBD) والنوع المفتوح.
6. وفقًا لهيكل غرفة التفريغ الخاصة بمولد الأوزون، تنقسم إلى نوعين هما: النوع الأسطواني والنوع الصفائحي.

مزايا مولدات الأوزون ذات الألواح السيراميكية:
1. مقاومة عالية – تقاوم المكونات السيراميكية التآكل والتحلل، مما يضمن عمرًا طويلًا حتى في الظروف القاسية.
2. إنتاج مستقر للأوزون – توفر الأقطاب السيراميكية إنتاجًا منتظمًا للأوزون مع تقلبات أداء ضئيلة.
3. كفاءة في استخدام الطاقة – استهلاك منخفض للطاقة نظرًا للخصائص العازلة الممتازة للمواد السيراميكية.
4. تصميم مدمج – تسمح القوة الهيكلية العالية للمواد السيراميكية بتصميم وحدات أوزون مدمجة وخفيفة الوزن.
5. صيانة منخفضة – مقاومة عالية للأكسدة والتآكل الكيميائي، مما يقلل من وقت التوقف وتكاليف الاستبدال.
6. صديقة للبيئة – لا تنتج مواد ضارة؛ السيراميك مادة غير سامة وعديمة التفاعل.

مزايا مولدات الأوزون ذات الأنبوب الكوارتزي:
1. نقاء عالي للأوزون – الزجاج الكوارتزي (السيليكا المُلْبَنة) خامل كيميائيًا، مما يمنع التلوث ويضمن إنتاج أوزون بتركيز عالٍ.
2. خصائص عازلة ممتازة – العزل المتفوق يسمح بتفريغ ج Corona مستقر، مما يحسن كفاءة استهلاك الطاقة.
3. الشفافية للأشعة فوق البنفسجية - تتيح توليد الأوزون المعتمد على الأشعة فوق البنفسجية (لبعض التصاميم المحددة) أو أنظمة هجينة مدمجة من الأشعة فوق البنفسجية/التفريغ الكهربائي.
4. مقاومة الصدمة الحرارية - تتحمل التغيرات السريعة في درجات الحرارة دون أن تتشقق، وهي مثالية للتطبيقات عالية القدرة.
5. عمر طويل - مقاومة للأكسدة والتآكل، مما يقلل من تدهور الأقطاب الكهربائية بمرور الوقت.
6. صيانة منخفضة - سطح الكوارتز الملس يقلل من التلوث ويسهل عملية التنظيف.

عملية مولد الأوزون باللوحات السيراميكية:
1. أقطاب كهربائية سيراميكية متقدمة - تضمن أكسيد الألومنيوم عالي النقاء إنتاجاً فعالاً للأوزون عبر التفريغ الكهربائي.
2. هندسة دقيقة - تسمح اللوحات السيراميكية المقطوعة بالليزر أو المصممة بدقة بفجوات تفريغ موحدة من أجل تحقيق إنتاج مثالي للأوزون.
3. استقرار حراري - تتحمل المواد السيراميكية درجات الحرارة العالية، ومنع التشوه والحفاظ على الكفاءة.
4. تصميم قابل للتوسيع والتجميع - تكوينات قابلة للتوسيع من أجل إنتاج أوزون قابل للتعديل (على سبيل المثال، التطبيقات الطبية أو الصناعية أو معالجة المياه).
5. تبريد متكامل - تتضمن بعض التصاميم استخدام تبديد حراري من السيراميك لتعزيز المتانة والأداء.

عملية مولد الأوزون الأنبوبى:

1. تصميم أنبوب دقيق - سماكة جدارية موحدة تضمن توزيعًا متساويًا لحقل كهربائي لتصنيع أوزون فعال.
2. تفريغ كهربائي ذو تردد عالي - بالاقتران مع مقاومة الكوارتز العازلة، يزيد من إنتاج الأوزون لكل واط.
3. بناء ذو طبقتين - تحتوي بعض التصاميم على أنابيب داخلية/خارجية لتعزيز التبريد (أنواع مبردة بالهواء أو الماء).
4. دمج سلس - متوافق مع إلكترودات من الفولاذ المقاوم للصدأ أو التيتانيوم لزيادة المتانة الهجينة.