مولد اُزن دستگاهی است که برای تولید گاز اُزن (O3) استفاده می‌شود. اُزن تمایل زیادی به تجزیه دارد و نمی‌توان آن را ذخیره کرد. این گاز باید در محل تولید شده و مورد استفاده قرار گیرد (در شرایط خاص می‌توان مدت کوتاهی از آن ذخیره کرد). بنابراین، در تمام مکان‌هایی که نیاز به اُزن است، باید از مولد اُزن استفاده کرد. مولدهای اُزن به‌طور گسترده‌ای در زمینه‌هایی مانند آب آشامیدنی، تصفیه فاضلاب، اکسیداسیون صنعتی، فرآوری و نگهداری مواد غذایی، سنتز دارویی و گندزدایی فضایی کاربرد دارند. گاز اُزن تولید شده توسط مولد اُزن می‌تواند مستقیماً مورد استفاده قرار گیرد یا از طریق دستگاه مخلوط‌کننده با مایع ترکیب شده و در واکنش شیمیایی شرکت کند.
اصل کار مولد اُزن
هنگامی که دستگاه روشن است، با اعمال میدان الکتریکی با ولتاژ بالا یا تابش فرابنفش و با استفاده از الکترودهای مثبت و منفی، سیستم اکسیژن را تولید کرده و آن را به مولکول‌های اُزن پلیمریزه می‌کند.
معادله شیمیایی واکنش آن به صورت زیر است: 3O2 ═ 2O3
با توجه به روش تولید اُزن، می‌توان دستگاه‌های مولد اُزن را به طور اصلی به سه نوع اصلی تقسیم کرد: نوع تخلیه‌ی فشار قوی، نوع تابش ماوراء بنفش و نوع الکترولیزی.
دستگاه مولد فشار قوی
این نوع دستگاه مولد اُزن از یک جریان فشار قوی با فرکانس مشخصی استفاده می‌کند تا یک میدان الکتریکی تاجی فشار قوی ایجاد کند. این میدان باعث می‌شود مولکول‌های اکسیژن درون یا اطراف میدان الکتریکی واکنش‌های الکتروشیمیایی را تجربه کنند و در نتیجه اُزن تولید شود.
این نوع دستگاه مولد اُزن دارای فناوری بالغ، عملکرد پایدار، عمر طولانی و تولید اُزن زیاد (تا 1 کیلوگرم در ساعت در هر دستگاه) است و به همین دلیل پرکاربردترین دستگاه مولد اُزن در صنایع مرتبط در سطح داخلی و خارجی محسوب می‌شود.
در دستگاه‌های مولد اُزن با روش تخلیه‌ی فشار قوی، انواع زیر وجود دارند:
1.بر اساس فرکانس ولتاژ فشار قوی دستگاه، سه نوع وجود دارد: فرکانس برق (50-60 هرتز)، فرکانس متوسط (400-1000 هرتز) و فرکانس بالا (>1000 هرتز).
دستگاه‌های تولید کننده اُزون با فرکانس متوسط و بالا دارای مزایایی چون اندازه کوچک، مصرف برق پایین و تولید اُزون زیاد هستند و پرکاربردترین محصولات محسوب می‌شوند.
2. بر اساس مواد اولیه گازی مورد استفاده، دو نوع دستگاه وجود دارد: نوع اکسیژنی و نوع هوایی. دستگاه‌های نوع اکسیژنی معمولاً تأمین اکسیژن خود را از سیلندرهای اکسیژن یا دستگاه‌های تولید اکسیژن انجام می‌دهند. دستگاه‌های نوع هوایی معمولاً از هوای فشرده تمیز و خشک به عنوان ماده اولیه استفاده می‌کنند.
از آنجایی که اُزون از اکسیژن تولید می‌شود و درصد اکسیژن موجود در هوا تنها 21 درصد است، غلظت اُزون تولید شده توسط دستگاه‌های هوایی نسبتاً پایین است. با این حال، خلوص اکسیژن در سیلندرها یا دستگاه‌های تولید اکسیژن بیش از 90 درصد است، بنابراین غلظت اُزون تولید شده توسط دستگاه‌های نوع اکسیژنی بالاتر است.
3. بسته به روش خنک‌کننده، دو نوع خنک‌کننده آبی و خنک‌کننده هوایی وجود دارد. هنگامی که یک ژنراتور ازن در حال کار است، مقدار زیادی انرژی گرمایی تولید می‌کند که نیازمند خنک‌کاری است؛ در غیر این صورت، ازن در حال تولید به دلیل دمای بالا تجزیه می‌شود. ژنراتور خنک‌کننده آبی اثر خنک‌کاری خوبی دارد، عملکرد پایداری دارد، فرسایش ازن را ندارد و می‌تواند برای مدت طولانی به‌صورت مداوم کار کند. با این حال، ساختار آن پیچیده است و هزینه آن کمی بیشتر است. اثر خنک‌کاری نوع خنک‌کننده هوایی ایده‌آل نیست و فرسایش ازن واضح است. ژنراتورهای ازن با عملکرد کلی پایدار و با کارایی بالا معمولاً از نوع خنک‌کننده آبی هستند. خنک‌کاری هوایی معمولاً فقط در ژنراتورهای ازن میان‌رده و پایین‌رده با خروجی ازن نسبتاً کوچک استفاده می‌شود.
در انتخاب ژنراتور، در صورت امکان باید نوع خنک‌کننده آبی را انتخاب کنید.
4. از نظر مواد عایق دی‌الکتریک، انواع رایج شامل لوله‌های کوارتز (نوعی شیشه)، صفحه‌های سرامیکی، لوله‌های سرامیکی، لوله‌های شیشه‌ای و لوله‌های مینایی و غیره می‌شود. دستگاه‌های اُزون‌ساز ساخته شده از مواد دی‌الکتریک مختلف در بازار موجود است و عملکرد آن‌ها متفاوت است. ماده دی‌الکتریک شیشه‌ای یکی از اولین موادی است که به دلیل هزینه پایین و عملکرد پایدار در تولید مصنوعی اُزون استفاده شده است، اما استحکام مکانیکی ضعیفی دارد. سرامیک‌ها از نظر خواص شبیه شیشه هستند، اما سرامیک‌ها برای پردازش مناسب نیستند، به خصوص در دستگاه‌های اُزون‌ساز بزرگ کاربرد آن محدود است.
5. با توجه به ساختار دستگاه اُزون‌ساز، دو نوع اصلی شامل نوع تخلیه با سد دی‌الکتریک (DBD) و نوع باز وجود دارد.
6. با توجه به ساختار اتاق تخلیه دستگاه اُزون‌ساز، به دو نوع لوله‌ای و صفحه‌ای تقسیم می‌شود.
مزایای دستگاه‌های اُزون‌ساز سرامیکی صفحه‌ای:
۱. استحکام بالا - قطعات سرامیکی در برابر خوردگی و تخریب مقاوم هستند و حتی در شرایط سخت محیطی نیز عمر طولانی می‌دهند.
۲. خروجی ازن پایدار - الکترودهای سرامیکی تولید ازن یکنواختی را با حداقل نوسان عملکرد فراهم می‌کنند.
۳. بهره‌وری انرژی - مصرف انرژی پایین به دلیل خواص دی‌الکتریک عالی مواد سرامیکی.
۴. طراحی کمپکت - استحکام ساختاری بالای سرامیک امکان طراحی ماژول‌های ازن کم حجم و سبک را فراهم می‌کند.
۵. نگهداری کم - مقاوم در برابر اکسیداسیون و سایش شیمیایی، که منجر به کاهش زمان توقف و هزینه‌های تعویض می‌شود.
۶. دوستدار محیط زیست - بدون تولید پسماندهای مضر؛ سرامیک یک ماده غیرسمی و بی‌اثر است.
مزایای ژنراتورهای ازن لوله‌ای کوارتزی:
۱. خلوص بالای ازن - شیشه کوارتز (سیلیس ذوب‌شده) از نظر شیمیایی بی‌اثر است و مانع آلودگی شده و خروجی ازن با غلظت بالا را تضمین می‌کند.
۲. خواص دی‌الکتریک عالی - عایل‌بندی برجسته امکان تخلیه کورونای پایدار را فراهم کرده و بهره‌وری انرژی را افزایش می‌دهد.
3. شفافیت UV - امکان تولید ازن مبتنی بر UV (برای طراحی‌های خاص) یا سیستم‌های ترکیبی UV/کورونا را فراهم می‌کند.
4. مقاومت در برابر شوک حرارتی - تحمل تغییرات دمایی سریع بدون ترک خوردن، مناسب برای کاربردهای با توان بالا.
5. عمر طولانی - مقاوم در برابر اکسیداسیون و خوردگی، کاهش فرسودگی الکترود با گذشت زمان.
6. نگهداری کم - سطح صاف کوارتزی آلودگی را به حداقل می‌رساند و تمیز کردن را ساده می‌کند.
فرآیند ژنراتور ازن صفحه سرامیکی:
1. الکترودهای سرامیکی پیشرفته - آلومینای با خلوص بالا تولید ازن کارآمد را از طریق تخلیه کورونا فراهم می‌کند.
2. مهندسی دقیق - صفحات سرامیکی برش‌داده شده با لیزر یا قالب‌گیری شده امکان شکاف‌های تخلیه یکنواخت برای بهینه‌سازی بازده ازن را فراهم می‌کنند.
3. پایداری حرارتی - سرامیک‌ها دمای بالا را تحمل می‌کنند، از تغییر شکل جلوگیری می‌کنند و کارایی را حفظ می‌کنند.
4. طراحی ماژولار و قابل انباشته شدن - پیکربندی‌های مقیاس‌پذیر برای خروجی ازن قابل تنظیم (برای مثال در کاربردهای پزشکی، صنعتی یا تصفیه آب).
5. خنک‌کننده یکپارچه – برخی از طراحی‌ها از پراکنده‌کننده حرارتی سرامیکی برای افزایش دوام و عملکرد استفاده می‌کنند.
فرآیند ژنراتور ازن لوله کوارتزی:
1. طراحی لوله‌ای دقیق – ضخامت یکنواخت دیواره برای توزیع یکنواخت میدان الکتریکی و سنتز کارآمد ازن اطمینان فراهم می‌کند.
2. تخلیه کرونای فرکانس بالا – همراه با استحکام دی الکتریک کوارتز، باعث حداکثر کردن میزان ازن تولیدی به ازای هر وات مصرفی می‌شود.
3. ساختار دو لایه – برخی از طراحی‌ها از لوله‌های داخلی/خارجی برای خنک‌کاری بهتر (انواع خنک‌شونده با آب یا هوا) استفاده می‌کنند.
4. یکپارچه‌سازی بدون درز – سازگار با الکترودهای استیل ضدزنگ یا تیتانیومی برای دوام ترکیبی.
EN
