il generatore di ozono è un dispositivo utilizzato per produrre gas ozono (O3). L'ozono è soggetto a decomposizione e non può essere immagazzinato. Deve essere prodotto e utilizzato sul posto (in circostanze particolari può essere conservato per un breve periodo di tempo). Pertanto, i generatori di ozono devono essere utilizzati in tutti i luoghi in cui è necessario l'ozono. I generatori di ozono sono ampiamente utilizzati in settori quali l'acqua potabile, il trattamento delle acque reflue, l'ossidazione industriale, la lavorazione e la conservazione degli alimenti, la sintesi farmaceutica e la sterilizzazione spaziale. Il gas di ozono prodotto dal generatore di ozono può essere utilizzato direttamente o miscelato con il liquido attraverso un dispositivo di miscelazione per partecipare alla reazione.
Principio di funzionamento di un generatore di ozono
Quando viene acceso, applicando un campo elettrico ad alta tensione o radiazioni ultraviolette e utilizzando elettrodi positivi e negativi, il sistema genera ossigeno che si polimerizza in molecole di ozono.
L'equazione chimica per la sua reazione è: 3O2 2O3
In base al modo in cui l'ozono viene prodotto, i generatori di ozono possono essere principalmente classificati in tre tipi: ad alta tensione, a irraggiamento ultravioletto e ad elettrolisi.
Generatore a alta tensione
Questo tipo di generatore di ozono utilizza una corrente ad alta tensione di una certa frequenza per creare un campo elettrico a corona ad alta tensione, causando alle molecole di ossigeno all'interno o vicino al campo elettrico di subire reazioni elettrochimiche, generando così ozono.
Questo tipo di generatore di ozono presenta tecnologia matura, funzionamento stabile, lunga durata e alta produzione di ozono (fino a 1 kg/h per unità), rendendolo il generatore di ozono più diffuso nell'industria correlata sia nazionale che internazionale.
Nei generatori di ozono a scarica ad alta tensione, esistono i seguenti tipi:
1.In base alla frequenza dell'alta tensione del generatore, esistono tre tipi: frequenza di rete (50-60 Hz), frequenza media (400-1000 Hz) e alta frequenza (>1000 Hz).
I generatori a media e alta frequenza presentano i vantaggi di dimensioni ridotte, basso consumo di energia e alto rendimento di ozono, e sono i prodotti più comunemente utilizzati.
2. In base alle materie prime gassose utilizzate, esistono due tipi: tipo ad ossigeno e tipo ad aria. Il tipo ad ossigeno viene generalmente alimentato con ossigeno proveniente da bombole o generatori di ossigeno. Il tipo ad aria utilizza normalmente aria compressa pulita e asciutta come materia prima.
Poiché l'ozono viene prodotto a partire dall'ossigeno e il contenuto di ossigeno nell'aria è solo del 21%, la concentrazione di ozono prodotta dai generatori di tipo aria è relativamente bassa. Tuttavia, la purezza dell'ossigeno presente nelle bombole o nei generatori di ossigeno è superiore al 90%, quindi la concentrazione di ozono prodotta dai generatori di tipo ossigeno è più elevata.
3. In base al metodo di raffreddamento, esistono tipi raffreddati ad acqua e tipi raffreddati ad aria. Quando un ozonizzatore è in funzione, genera una grande quantità di energia termica, che necessita di essere raffreddata; in caso contrario, l'ozono si decomporrà durante la produzione a causa delle alte temperature. Il generatore raffreddato ad acqua offre un buon effetto di raffreddamento, un funzionamento stabile, nessuna attenuazione dell'ozono e può lavorare ininterrottamente per lungo tempo. Tuttavia, la sua struttura è complessa e il costo è leggermente più elevato. L'effetto di raffreddamento del tipo raffreddato ad aria non è ideale e l'attenuazione dell'ozono è evidente. Gli ozonizzatori ad alte prestazioni con un complessivo rendimento stabile sono generalmente raffreddati ad acqua. Il raffreddamento ad aria è normalmente utilizzato soltanto in ozonizzatori di fascia media e bassa con una produzione di ozono relativamente ridotta.
Nella scelta di un generatore, si dovrebbe preferibilmente optare per modelli raffreddati ad acqua.
4. In base ai materiali dielettrici, i tipi comuni includono tubi al quarzo (un tipo di vetro), piastre ceramiche, tubi ceramici, tubi di vetro e tubi smaltati, ecc. Sul mercato sono disponibili generatori di ozono realizzati con vari materiali dielettrici, le cui prestazioni variano. Il dielettrico in vetro è uno dei primi materiali utilizzati per la produzione artificiale di ozono grazie al suo costo ridotto e alle prestazioni stabili, ma presenta una scarsa resistenza meccanica. Le ceramiche sono simili al vetro, ma non sono adatte alla lavorazione, specialmente quando utilizzate in generatori di ozono di grandi dimensioni, la loro applicazione è limitata.
5. In base alla struttura del generatore di ozono, esistono due tipi: a scarica a barriera dielettrica (DBD) e aperti.
6. In base alla struttura della camera di scarica del generatore di ozono, si possono distinguere due tipi: tubolare e a piastre.
Vantaggi dei generatori di ozono con piastre ceramiche:
1. Elevata durata – I componenti in ceramica resistono alla corrosione e degradazione, garantendo una lunga vita operativa anche in ambienti difficili.
2. Produzione stabile di ozono – Gli elettrodi in ceramica forniscono una produzione costante di ozono con minime fluttuazioni di prestazione.
3. Efficienza energetica – Basso consumo di energia grazie alle eccellenti proprietà dielettriche dei materiali ceramici.
4. Design compatto – L'elevata integrità strutturale della ceramica permette di realizzare moduli d'ozono compatti e leggeri.
5. Basse esigenze di manutenzione – Resistente all'ossidazione e all'usura chimica, riducendo fermo macchina e costi di sostituzione.
6. Rispetto ambientale – Nessun sottoprodotto dannoso; la ceramica è un materiale non tossico e inerte.
Vantaggi dei generatori d'ozono a tubo di quarzo:
1. Alta purezza dell'ozono – Il vetro di quarzo (silice fusa) è chimicamente inerte, prevenendo contaminazioni e garantendo un'alta concentrazione di ozono.
2. Eccellenti proprietà dielettriche – L'isolamento superiore permette una scarica a corona stabile, migliorando l'efficienza energetica.
3. Trasparenza UV – Consente la generazione di ozono basata su UV (per design specifici) o sistemi ibridi UV/corona.
4. Resistenza allo Schock Termico – Resiste a variazioni rapide di temperatura senza rompersi, ideale per applicazioni ad alta potenza.
5. Lunga Durata – Resistente all'ossidazione e alla corrosione, riducendo il degrado degli elettrodi nel tempo.
6. Basso Livello di Manutenzione – La superficie liscia del quarzo minimizza l'incrostazione e semplifica la pulizia.
Processo del generatore di ozono a piastre ceramiche:
1. Elettrodi Ceramici Avanzati – L'allumina ad alta purezza garantisce una generazione efficiente di ozono tramite scarica corona.
2. Ingegneria di Precisione – Piastre ceramiche tagliate al laser o stampate consentono intervalli di scarica uniformi per ottimizzare la resa di ozono.
3. Stabilità Termica – Le ceramiche resistono alle alte temperature, prevenendo deformazioni e mantenendo l'efficienza.
4. Design Modulare e Sovrapponibile – Configurazioni scalabili per un'uscita di ozono regolabile (ad esempio, applicazioni mediche, industriali o di trattamento delle acque).
5. Raffreddamento integrato – Alcuni design incorporano una dissipazione del calore in ceramica per migliorare la longevità e le prestazioni.
Processo del generatore di ozono a tubo al quarzo:
1. Design tubolare di precisione – Uno spessore uniforme delle pareti garantisce una distribuzione costante del campo elettrico per una sintesi dell'ozono efficiente.
2. Scarica coronale ad alta frequenza – Abbinata alla resistenza dielettrica del quarzo, massimizza la produzione di ozono per watt.
3. Struttura a doppio strato – Alcuni design presentano tubi interni/esterni per un raffreddamento migliorato (versioni raffreddate ad aria/acqua).
4. Integrazione senza soluzione di continuità – Compatibile con elettrodi in acciaio inossidabile o titanio per una maggiore durata ibrida.
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