臭氧气源

臭氧的应用主要是由产生的臭氧量决定的,可分为气态消毒和液态消毒两大类。臭氧的产生量和使用量一般用臭氧的额定量乘以时间来确定,但在不同的用途和不同的地方要计算和确定衰减量。臭氧发生器在使用时,气源的配置直接影响臭氧的浓度、产量和纯度。气源一般分为四种:普通气源、干燥空气源、富氧气源和工业氧气源。以上气源的配置,在发生器相同的条件下,浓度和产量依次增加。根据应用常识,一般不应该配置公用气源,因为会影响发电设备的连接使用寿命,导致发电不稳定。因此,常用的气源按其用途大致可分为以下几种:

1.

1)干燥空气来源-空间消毒、自来水处理、游泳池水、养殖用水、生产循环水、中水回用等。

2)富氧源——臭氧浓度需求高的场所,如纯净水、矿泉水、污水处理、医药食品车间等。

3)工业氧源——对纯度和浓度要求高的地方,以及小气量的应用场合。

2.对于大规模的空间消毒应用,如医药、食品等行业的车间杀菌消毒,一般要安装专用管道分配到车间,使臭氧分布均匀,其中一部分连接到中央空调的风道管道,但这种方式有时会导致空调风道金属部件腐蚀和臭氧消耗。

3.水处理主要配备溶解水中臭氧的加药装置,一般分为曝气式(直接曝气或氧化塔)、文丘里喷射式、旋涡负压吸式或HICHINE泵混式等。水溶性效率依次提高,水泵效率可达95%以上。

4.

1)曝气类型:自来水、养殖用水、生产循环水、生活污水、工业废水等。

2)文丘里喷射式:二次供水、纯净水、矿泉水、养殖水冷却、游泳池水等。

3)负吸型:小水体应用。

4)气液混合泵型:小型水体应用或臭氧消毒水应用。

补充:

家用空气消毒:将臭氧发生器移植到空调中,在出风口安装臭氧催化分解吸附装置,既能制冷制热,又能与室内循环空气一起消毒净化空气。分解的氧气和负离子可以保持室内空气清新。此外,用于空气消毒的臭氧发生器也可用于宾馆、饭店、商场、剧院等公共场所。

冰箱内部杀菌:实验表明,冰箱内存在大量低温细菌,还有李斯特菌、耶尔森菌、金黄色葡萄球菌菌等,使人病情严重。通过随机抽样,发现普通冰箱每平方厘米有7850个细菌,比马桶盖的细菌浓度还高。在一些经常放置剩菜剩饭的冰箱里,里面每平方厘米有129000个细菌。把臭氧发生器放入冰箱,可以杀死各种低温细菌。杀灭物体表面和冰箱隔板细菌所需的臭氧浓度是空气中细菌的几十倍。wokesmart冰箱宝可以分别处理不同的细菌菌株。

医药行业空气消毒的GMP验证:中央空调净化系统、臭氧灭菌柜等无中央空调系统的生产空间在洁净生产区进行灭菌。我国有相当一部分制药企业以臭氧作为消毒和空气灭菌的主要手段,如沈阳济世制药有限公司、大连珍奥制药有限公司、上海庆安制药有限公司、吉林敖东制药集团延吉有限公司、福建兴安制药有限公司等,臭氧作为空气消毒的主要手段,为这些企业的GMP验证做出了重要贡献。

医院空气消毒:医院病房、门诊手术室、治疗室等。在日本,有28家医院使用臭氧作为空气消毒,包括札幌自卫队医院和名古屋卫生大学。有多达53个单位和医院使用臭氧技术处理食品和保健。在台湾省有51家医院使用臭氧,在中国有北京医院和北京佑安医院。

军用空气消毒:西方国家开发了军用臭氧空气消毒产品,如在太空舱、潜艇、坦克等军用车、船的舱内安装臭氧发生装置,净化太空环境,消毒杀菌。这种产品由电池或光伏电池供电。臭氧的产生方式主要有电晕法、电解法、紫外线法、核辐射法、等离子体法等。已经在食品、医院和制药企业投入使用的臭氧发生技术主要有电晕放电和低压电解。

电晕高压放电法

电晕放电产生臭氧的原理是在两个平行的高压电极之间平行放置一个电介质(通常由硬质玻璃或陶瓷或不锈钢制成),并保持一定的放电间隙。当在两个电极之间施加高压交流电时,在放电间隙中形成均匀的蓝紫色电晕放电。空气或氧气通过放电间隙,氧分子被电子激发获得能量,相互弹性碰撞聚合成臭氧分子。

低压电解

低压电解产生臭氧的原理是利用低压直流电连接固体膜电极的正负极来分解去离子水。水在特殊的阳极溶液界面以质子交换的形式分离成氢和氧分子,氢直接从阴极溶液界面排出。氧分子由于高密度电流产生的电子的激发,在阳极界面获得能量,聚合成臭氧。电氧化法是取样低压电解法。低压电解臭氧发生器以纯水为原料,固体贵金属聚合物为电解质,结合阳离子交换方式,通过低压电解获得臭氧,不添加任何辅料和添加剂。产生的臭氧浓度高达20%以上,且产生的臭氧气体伴有氧气,无任何二次污染。臭氧最适用于水质和用水量稳定的系统,臭氧量发生变化时要及时调整。在实际生产中,很难及时调整。

另一个需要考虑的问题是水中有机物的含量。当水的浊度小于5 mg/L时,对臭氧消毒杀菌作用不大,浊度增大,影响消毒效果。有机物含量高的话,臭氧的消耗会增加,消毒能力会降低,因为臭氧会先消耗在有机物上,而不是杀死细菌。

因此,国外制药公司在制药用水系统中增加了总机碳(TOC)的监测项目。不幸的是,严重污染的水经过臭氧处理后,有机大分子会闯入微生物代谢的营养源。因此,如果不维持管网中的臭氧浓度,污泥就会增加,水质就会恶化。

在许多方面,臭氧和氯作为消毒剂具有互补的优势。臭氧能快速杀菌灭活病毒,一般对气味、味道、色度都有很好的效果。而氯气则具有持久、灵活、可控的杀菌效果,可以在管网系统中持续使用。因此,臭氧和氯的组合似乎是最理想的消毒水系统的方法。

臭氧消毒法的优势

1.优于化学消毒法:臭氧作为一种高效、广谱、无残留污染的气体消毒剂,比食品工业常用的消毒剂具有特殊的优势。与过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛(福尔马林)、二氧化硫等化学消毒剂相比,其杀菌能力与过氧乙酸相当,高于其他消毒剂。

臭氧会自行分解成氧气,无残留污染,消毒后无需通风。常规消毒需要通风或化学中和,比较麻烦,降低了消毒效果。臭氧可以直接杀菌或防霉保鲜食品,是一种干法消毒方法,简单易行。臭氧杀菌浓度对食品来说是极弱的氧化浓度,对食品无害。

2.比紫外线照射好

(1)臭氧无处不在,无死角。紫外线只有到达物体表面,达到一定的照射强度标准,才能起到杀菌作用。一般食品车间都比较高,导致紫外线辐射强度不够,尤其是远距离,死角大,比如加工案板下部。臭氧是一种渗透性强、扩散性好、浓度均匀、无死角的气体。

(2)杀菌速度快。紫外线照射杀菌时间较长,一般在6小时以上,而标准浓度的臭氧只需开启1小时以上。

(3)高湿度下杀菌效果更好。当环境相对湿度达到60%以上时,消毒效果急剧下降,当湿度达到80%以上时,可诱发细菌复活。臭氧则相反,湿度越高,杀菌效果越好。这是因为细胞膜在高湿度下膨胀变薄,其组织容易被臭氧破坏,特别适合食品工业中常见的高湿度环境。

(4)具有低浓度清洗功能。紫外线照射时生产人员必须离开现场,照射完成后不可能使用低功率紫外线进行清洗;臭氧消毒时,生产人员必须离开现场。消毒完成后,可以降低臭氧的产生量,用符合国家卫生标准的低浓度臭氧保持生产车间的空气清洁。

3.优异的除臭和净化效果

臭氧凭借其强氧化性能,能快速分解产生臭味等异味的有机或无机物质达到除臭效果,并将异味根源物质分解成无害物质。例如,氨被氧化成二氧化碳和水。

主要由原料气(压缩空气或氧气)供给系统、臭氧发生器主机、臭氧输送系统和臭氧发生器冷却系统组成。

浓度空气源臭氧浓度可达3% ~ 6% wt,氧气源可达6% ~ 14% wt。气源为18 ~ 30kW·h/kg O3。

常见的氧源臭氧数据在9 ~ 15 kW·h/kg O3。

1.臭氧发生器的规格是根据臭氧产生的重量单位来划分的。臭氧产生的单位是mg/h或g/h (mg/h,g/h),即臭氧发生器工作1小时能产生多少重量单位的臭氧。

2.空气中臭氧的浓度单位为ppm或;水中臭氧的浓度单位为ppm或mg/L,换算方法:在空气中,1 ppm = 2.144;在水中,1 ppm = 1毫克/升。

3.当臭氧在大气中达到一定浓度时,就会造成环境污染。我国规定,在生活环境中,臭氧浓度超过0.16时,构成空气污染;在工作场所,臭氧浓度超过0.2就构成污染。

1.臭氧浓度检测仪来自德国Ansrose公司的基本原理。

1.1检测原理

我们知道地球大气层中有臭氧层。科学家发现臭氧层可以吸收紫外线。研究表明,臭氧仅对波长为253.7nm的紫外线有最大吸收系数,紫外线在该波长会被臭氧衰减,符合lamport-Beer定律。在美国和其他国家,这种方法已被用作标准的臭氧分析方法。

臭氧检测仪采用紫外吸收法原理,利用稳定的紫外光源产生紫外光,利用光波滤波器滤除其他波长的紫外光,只允许253.7nm波长的光通过。经过采样光电传感器和臭氧吸收池后,到达采样光电传感器。臭氧浓度可以通过比较样品光电传感器和采样光电传感器的电信号,然后通过数学模型计算得到。

1.2电路原理的实现

基本电路由六部分组成:电源、紫外灯控制、紫外线采样检测、紫外线采样检测、对数放大器Log100、模拟输出和显示。

2.臭氧浓度检测器

基本结构

该检测仪主要由低压紫外灯、光波滤波器、入射紫外反射镜、臭氧吸收池、样品光电传感器、采样光电传感器、输出显示器和电路元件组成。(如图2所示)

3.主要技术指标

3.1可显示单位:O3g/m3,mg/m3;百万分率

3.2测量范围:0 ~ 10o3g/m,0 ~ 10o3g/m,0 ~ 200o3g/m。

4.1校准仪器校准

采用德国Ansrose公司GM-PRO标准的臭氧检测仪,将生产的臭氧检测仪与10个测试点的分布进行对比,误差范围控制在1%以内为合格。

结论

本文研制的臭氧浓度检测仪采用紫外吸收法,单光源双光路检测,体积小,精度高,稳定性好,可连续工作。其测量范围宽,最大测量范围为300o3g/m,此外,该检测仪还具有0/4-20 Ma模拟输出,可与臭氧发生器和PID调节器组成臭氧闭环自动控制系统。

参考资料:

1.《臭氧技术与应用手册》RICE,RIPG,NETZER ANN ARBIR SCIENCE,1982

2.安斯罗斯公司,王伟。国外臭氧技术与应用手册。