[发明专利]一种半湿式高效臭氧发生方法及装置

说明书

本发明属于臭氧发生技术领域，公开了一种半湿式高效臭氧发生方法及装置；该方法将臭氧发生的过程设在半湿的环境里，结合脉冲放电技术，将氧分子和部分水分子转化为臭氧；该装置由脉冲放电器、进气管和臭氧发生器组成，气体和水同时输入进气管，形成高速的氧气水雾混合物进入臭氧发生器，在脉冲放电的一系列作用下，氧分子与部分水转化臭氧输出，臭氧中混有的水蒸汽经冷凝分离后去除。该方法及装置能显著提高电能效率，输出高浓度的臭氧。

技术领域

本发明属于臭氧发生技术领域，具体涉及一种半湿式高效臭氧发生方法及装置。

背景技术

臭氧作为一种强氧化剂，具有极强的消毒灭菌能力和氧化分解能力，被广泛用于饮用水处理、生活污水和工业废水治理。与其它氧化剂相比，臭氧消毒氧化迅速，臭氧分解还原产物为氧气，是一种绿色高效的氧化剂。目前制造臭氧的方法是高压放电法、电解法、紫外光照射法，高压放电法臭氧产量较大，在工业上得到最广泛的利用。理论上，消耗1kWh的电可生成1220g臭氧，然而在实际的生产过程中消耗1kWh电生产的臭氧一般只能达到63-100g，不及理论值的10%，大部分的能量以热的形式损耗，使得发生器内部温度升高。臭氧的化学性质不稳定，常温下会缓慢分解，而且随温度升高分解速度加快，当温度超过100℃时，分解相当剧烈。因此，快速降低发生器的温度成为提高电能效率及臭氧浓度的关键点。

目前，高压放电臭氧发生器的冷却有水冷和风冷两种方式，其中水冷效果较好应用广泛，有单电极冷却和双电极冷却两种应用方式。由于高压电极被介电体或基板包裹着，不论是单电极冷却或是双电极冷却，在冷却水高压电极之间还隔着导热性能不好的介电体或基板，冷却效果受到一定的限制。

专利CN 103818881 A提出一种平行板式臭氧发生装置，该装置由多组平行板式臭氧发生单元集成，并设有冷却腔框，臭氧发生单元通过共用冷却腔框叠合，在这种结构下，地电极和高压电极都能受到冷却水的冷却作用。然而，高压放电臭氧发生单元是一种内部产热的气相反应器，内部环境的散热需要通过两电极间接完成，不能最高效的散去臭氧发生单元内部的热量。若冷却水能直接从臭氧发生单元内部通过，就能直接散去臭氧发生单元内部的热量，提高臭氧的浓度。

周从直等在《Research on TNT Removal by Electro-hydraulic pulse plasmain Aqueous Solution》文中指出，电液压脉冲技术可在液相中形成等离子体，并产生高温、高压、高密度活性粒子、强烈的紫外光和超声波。赖世强，廖振方在《净化水体的水下臭氧发生装置研究》文中指出，电液压脉冲能生成产生臭氧需要的足够数量自由电子，并设计出水下臭氧发生装置。 但该装置内的水在电液压脉冲过程中会消耗自由电子发生离解和氧化，与臭氧的产生形成直接竞争关系，直接影响到臭氧浓度；此外，电脉冲过程中产生的大量热量也会使臭氧的分解速度加快，导致臭氧浓度降低；最后，该水下臭氧发生装置不能将臭氧输送到装置外，就算配套相应的臭氧输出单元，也不太可能分离出高浓度的臭氧。

总之，现有高压放电法臭氧发生器在工作中大量电能以热量的形式直接损耗，大大降低电能的使用效率，较高的温度使臭氧的分解速率加快不能保证高浓度的臭氧。因而在实际的生产过程中消耗1kWh电生产的臭氧不及理论值的10%。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种半湿式高效臭氧发生方法，该方法将臭氧发生的过程设在半湿的环境里，结合脉冲放电技术，利用氧分子和部分水分子制取臭氧，解决现有臭氧发生技术中存在的，电能效率低、内部温度高、臭氧浓度低等问题。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：

（1）将水与氧气或高压空气按体积比为0.05~0.1的比例混合，形成水雾氧气混合物高速通入两放电电极间；

（2）在脉冲放电下，两电极间生成等离子体通道，同时产生紫外光和热量，水雾被气化，氧分子和水分子在自由电子的碰撞中离解生成臭氧，其中脉冲放电频率为50~300kHz，额定电压25~70kV，额定电流2A；