озонатор — это устройство, используемое для производства озона (O3). Озон склонен к разложению и не может храниться. Его необходимо производить и использовать на месте (в особых случаях возможно краткосрочное хранение). Поэтому озонаторы должны использоваться во всех местах, где требуется озон. Озонаторы широко применяются в таких областях, как очистка питьевой воды, очистка сточных вод, промышленное окисление, переработка и консервирование пищевых продуктов, синтез лекарственных препаратов и стерилизация в космических условиях. Полученный с помощью озонатора озон может использоваться непосредственно или смешиваться с жидкостью с помощью устройства смешивания для участия в реакции.
Принцип работы озонатора
При подаче питания, за счёт приложения высокого напряжения или ультрафиолетового излучения и использования положительных и отрицательных электродов, система генерирует кислород, который полимеризуется в молекулы озона.
Химическое уравнение реакции: 3O2 ═ 2O3
В зависимости от способа получения озона генераторы озона могут быть в основном разделены на три типа: высоковольтный тип разряда, ультрафиолетовый тип облучения и электролитический тип.
Генератор высоковольтного разряда
Этот тип генератора озона использует высоковольтный ток определенной частоты для создания высоковольтного электрического поля короны, в результате чего молекулы кислорода внутри или вокруг электрического поля подвергаются электрохимическим реакциям, тем самым создавая озон.
Этот тип генератора озона имеет зрелую технологию, стабильную работу, длительный срок службы и большую выработку озона (до 1 кг/ч на единицу), что делает его наиболее широко используемым генератором озона в смежных отраслях промышленности как внутри страны, так и за рубежом.
В генераторах озона с высоковольтным разрядом имеются следующие типы:
1.В зависимости от частоты высокого напряжения генератора, существует три типа: частота мощности (50-60 Гц), средняя частота (400-1000 Гц) и высокая частота (>1000 Гц).
Генераторы средней и высокой частоты обладают преимуществами малого размера, низким энергопотреблением и высоким выходом озона, и являются наиболее часто используемыми продуктами.
2. По виду используемого газового сырья бывают двух типов: кислородный и воздушный. Кислородный тип обычно снабжается кислородом от кислородных баллонов или генераторов кислорода. Воздушный тип, как правило, использует чистый и сухой сжатый воздух в качестве сырья.
Поскольку озон производится из кислорода, а содержание кислорода в воздухе составляет всего 21%, концентрация озона, производимого воздушными генераторами, относительно низкая. Однако чистота кислорода в баллонах или генераторах кислорода превышает 90%, поэтому концентрация озона, производимого кислородными генераторами, выше.
3. По способу охлаждения бывают водяного и воздушного охлаждения. При работе генератора озона выделяется большое количество тепловой энергии, которую необходимо отводить, в противном случае озон будет разлагаться в процессе производства из-за высоких температур. Генератор с водяным охлаждением обладает хорошим эффектом охлаждения, стабильной работой, не происходит снижения концентрации озона и может работать непрерывно в течение длительного времени. Однако его конструкция сложнее, а стоимость немного выше. Эффект охлаждения воздушного типа не идеален, и снижение концентрации озона выражено более явно. Высокопроизводительные генераторы озона с общей стабильной производительностью обычно оснащаются водяным охлаждением. Воздушное охлаждение применяется в основном в среднего и низкого класса генераторах озона с относительно небольшим выходом озона.
При выборе генератора следует по возможности выбирать тип с водяным охлаждением.
4. По типу диэлектрических материалов распространенные виды включают кварцевые трубки (разновидность стекла), керамические пластины, керамические трубки, стеклянные трубки и эмалированные трубки и т.д. Озоновые генераторы, изготовленные из различных диэлектрических материалов, имеются в продаже, их рабочие характеристики различаются. Стеклянные диэлектрики являются одними из первых материалов, использовавшихся для искусственного производства озона, благодаря низкой стоимости и стабильной работе, однако они обладают слабой механической прочностью. Керамика по свойствам близка к стеклу, но ее сложно обрабатывать, особенно при использовании в крупногабаритных озоновых генераторах, что ограничивает ее применение.
5. По конструкции озонового генератора существуют два типа: генераторы с барьерным разрядом (DBD) и открытого типа.
6. По конструкции разрядной камеры озонового генератора он может быть разделен на два типа: трубчатый и пластинчатый.
Преимущества озоновых генераторов с керамической пластиной:
1. Высокая прочность – Керамические компоненты устойчивы к коррозии и деградации, обеспечивая длительный срок службы даже в тяжелых условиях.
2. Стабильная подача озона – Керамические электроды обеспечивают стабильное производство озона с минимальными колебаниями производительности.
3. Энергоэффективность – Низкое энергопотребление благодаря отличным диэлектрическим свойствам керамических материалов.
4. Компактная конструкция – Высокая структурная целостность керамики позволяет создавать компактные и легкие озоновые модули.
5. Низкие затраты на обслуживание – Стойкость к окислению и химическому износу снижает время простоя и затраты на замену.
6. Экологичность – Не образует вредных побочных продуктов; керамика является нетоксичным и инертным материалом.
Преимущества озонаторов с кварцевой трубкой:
1. Высокая чистота озона – Кварцевое стекло (сплавленная кремнекислота) химически инертно, предотвращая загрязнение и обеспечивая высокую концентрацию озона.
2. Отличные диэлектрические свойства – Высокая изоляция обеспечивает стабильный коронный разряд, повышая энергоэффективность.
3. Прозрачность для УФ-излучения — обеспечивает генерацию озона на основе УФ-излучения (для определенных конструкций) или гибридные системы УФ/коронный разряд.
4. Стойкость к термическим ударам — выдерживает резкие перепады температуры без растрескивания, идеально подходит для высокомощных применений.
5. Долгий срок службы — устойчива к окислению и коррозии, что снижает деградацию электродов со временем.
6. Низкое обслуживание — гладкая поверхность кварца минимизирует загрязнение и упрощает очистку.
Процесс озонового генератора с керамической пластиной:
1. Продвинутые керамические электроды — высокочистый оксид алюминия обеспечивает эффективную генерацию озона посредством коронного разряда.
2. Прецизионная инженерия — керамические пластины, вырезанные лазером или сформованные методом литья, обеспечивают равномерные зазоры разряда для оптимизации выхода озона.
3. Тепловая стабильность — керамика выдерживает высокие температуры, предотвращая деформацию и сохраняя эффективность.
4. Модульная конструкция — масштабируемые конфигурации для регулирования выхода озона (например, медицинские, промышленные или водоподготовительные применения).
5. Интегрированное охлаждение – некоторые конструкции включают керамическую систему отвода тепла для повышения долговечности и производительности.
Процесс генератора озона с кварцевой трубкой:
1. Прецизионная трубчатая конструкция – равномерная толщина стенок обеспечивает стабильное распределение электрического поля для эффективного синтеза озона.
2. Высокочастотный коронный разряд – в паре с диэлектрической прочностью кварца, максимизирует выход озона на ватт потребляемой энергии.
3. Двухслойная конструкция – некоторые конструкции включают внутренние/внешние трубки для улучшенного охлаждения (варианты с воздушным/водяным охлаждением).
4. Бесшовная интеграция – совместимость с электродами из нержавеющей стали или титана обеспечивает гибридную прочность.
EN
