臭氧的基本知识 1、什么是臭氧? 臭氧又称富氧、三子氧、超氧。雷电过後,有时人们可以闻到它的 气味。臭氧在常温下可以自行还原为氧气。臭氧是氧的同素异形体,分 子式为O3,是一种较为不稳定的、活泼的气体。大气中少量的臭氧可 在某些自然和人为的条件下产生,包括:闪电,日光对烟雾成分的作用 有故障的电灯开关和电机刷,高压输电线路,复印机,核辐射,紫外灯 以及水电解等等。 2、臭氧的性质 在常温下,臭氧为蓝色气体,不过在常温下,蓝色并不明显,除非是 相当厚的气体
一、臭氧的基本知识 1、什么是臭氧？ 臭氧又称富氧、三子氧、超氧。雷电过後，有时人们可以闻到它的 气味。臭氧在常温下可以自行还原为氧气。臭氧是氧的同素异形体，分 子式为O3，是一种较为不稳定的、活泼的气体。大气中少量的臭氧可 在某些自然和人为的条件下产生，包括：闪电，日光对烟雾成分的作用， 有故障的电灯开关和电机刷，高压输电线路，复印机，核辐射，紫外灯 以及水电解等等。 2、臭氧的性质 在常温下，臭氧为蓝色气体，不过在常温下，蓝色并不明显，除非是 相当厚的气体
臭氧略溶于水,标准压力和温度下(STP),其溶解度比氧大13倍, 比空气大25倍。 臭氧的化学性质极不稳定,在空气和水中都会慢慢分解成氧气 由于分解时放出大量热量.故当其含量在25%以上时,很容易爆炸 但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过10%在臭氧用于饮用水处 理的较长历史过程中,还没有一例关于臭氧爆炸的事例。 为了提高臭氧利用率,水处理过程中要求臭氧分解得慢一些.而 为了减轻臭氧对环境的污染,则要求处理后尾气中的臭氧分解得快
臭氧略溶于水，标准压力和温度下〔STP)，其溶解度比氧大13倍， 比空气大25倍。 臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气， 由于分解时放出大量热量．故当其含量在25％以上时，很容易爆炸， 但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过10％．在臭氧用于饮用水处 理的较长历史过程中，还没有一例关于臭氧爆炸的事例。 为了提高臭氧利用率，水处理过程中要求臭氧分解得慢一些．而 为了减轻臭氧对环境的污染，则要求处理后尾气中的臭氧分解得快一 些
臭氧的氧化能力 臭氧的氧化性极强,其氧化还原电位仅次于氟,在其应 用中主要应用这一特性。臭氧的标准电极电位除比氟低之外, 比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都髙。说明臭氧是 常用氧化剂中氧化能力最强的。同时,臭氧反应后的生成物 是氧气,所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。 (1)臭氧与亚铁的反应 Fe2++2O3-+3Fe3++3O2 (2)臭氧与Mn2‘的反应 Mn2tTO3+H20--MnO,+ 2H*+O(5) Mn2++()3+H2O→→MnO)4+2H'(准) (3)臭氧与硫化物的反应 H2S+O3—→SO2+H2O
臭氧的氧化能力 臭氧的氧化性极强，其氧化还原电位仅次于氟，在其应 用中主要应用这一特性。臭氧的标准电极电位除比氟低之外， 比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高。说明臭氧是 常用氧化剂中氧化能力最强的。同时，臭氧反应后的生成物 是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂
(4)臭氧与硫氰化物的反应 CNS +20,+20H -CN +SO +202+H2O CN+SO3+203--CNO"+SO2+20% (5)臭氧与氰化物的反应 CN +O3-CNO +O2 CNO+2H++H2O→CQ2+NH4 NH4+CNO一NH2CONH2 NH2CONH2+O3 N2+CO+2H20 总反应为 2CN+2H+H2O+3O3→N2+202+2H2CO3 (6)臭氧与氯的反应 3Cl2+63—2CH2+2Cl2O
(1)臭氧与烯烃类化合物的反应臭氧容易与具有双键的烯烃 化合物发生反应,反应历程描述如下 OOH R,C-CR2+ O---R2C G 式中G代表OH、OCH3、OCCH3等基。反应的最终产物可能 是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成 醛和酸。 2)臭氧和芳香族化合物的反应臭氧和芳香族化合物的反应 较慢、在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,其反应速度常数逐渐增 大。其反应如下 OH OH +O2 OH
臭氧的毒性和腐蚀性 臭氧属于有害气体,由于臭氧的臭味很浓,浓度为0.1ppm时,人 们就感觉到,因此,世界上使用臭氧已有一百多年的历史,至今也没 有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。 臭氧具有很强的氧化性,除了金和铂外,臭氧化空气几乎对所有 的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化,但铬铁 合金基本不受臭氧腐蚀。基于这一点,生产上常使用含25%cr的铬铁合 金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。 臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用,即使是在别处使用得相 当稳定的聚氯乙烯塑料扳等,在臭氧加注设备中使用不久便见开裂和 穿孔等。在臭氧发生设备和计量设备中,不能用普通橡胶作密封材料, 必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等
臭氧的毒性和腐蚀性 臭氧属于有害气体，由于臭氧的臭味很浓，浓度为0.1ppm时，人 们就感觉到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的历史，至今也没 有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。 臭氧具有很强的氧化性，除了金和铂外，臭氧化空气几乎对所有 的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化，但铬铁 合金基本不受臭氧腐蚀。基于这一点，生产上常使用含25％cr的铬铁合 金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。 臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用，即使是在别处使用得相 当稳定的聚氯乙烯塑料扳等，在臭氧加注设备中使用不久便见开裂和 穿孔等。在臭氧发生设备和计量设备中，不能用普通橡胶作密封材料， 必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等
臭氧产生的机理: 目前生产臭氧的方法大致有:无声放电法、核辐射法 紫外线法、等离子体射流法和电解法等。工业上大量的臭 氧是用专门设计的电晕放电方法制造的 电晕放电法(无声放电或辉光发电法)就是一种干燥 的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法,常用的原 料气体有:氧气、空气以及含氧混合气体
二、臭氧产生的机理： 目前生产臭氧的方法大致有：无声放电法、核辐射法、 紫外线法、等离子体射流法和电解法等。工业上大量的臭 氧是用专门设计的电晕放电方法制造的。 电晕放电法(无声放电或辉光发电法)就是一种干燥 的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法，常用的原 料气体有：氧气、空气以及含氧混合气体
下图是一种典型电晕放电,由充满气体的间隙和一块 介电体分开的两块金属扳电极组成。在对电极施加高电 压,同时,含氧气体从放电间隙流过。输入到电晕中的 大部分电能,主要是以热的形式被散失较小部分转化为 光、声、化学等能量 热 e+O2-20+e 电极 放电问隙 O,介电体 电极 O+O2+M→O3+M
下图是一种典型电晕放电，由充满气体的间隙和一块 介电体分开的两块金属扳电极组成。在对电极施加高电 压，同时，含氧气体从放电间隙流过。输入到电晕中的 大部分电能，主要是以热的形式被散失较小部分转化为 光、声、化学等能量
1、臭氧产量的影响因素 1)气源的质量和流量 气源的含氧量与臭氧产量的关系式可以用下式表示 [O3 ∝O210.5 纯氧生产的臭氧量倥空气生产的氯=Tu =2,18 0.21 增加发生器进气的流量,可以增加臭氧的产量,降低臭 氧的浓度,从而抑制臭氧的分解,降低了电耗。但是在如水 处理等方面应用时,臭氧浓度越高效果越好,因此进气流量 应结合具体的需要及发生器的性能来确定
增加发生器进气的流量，可以增加臭氧的产量，降低臭 氧的浓度，从而抑制臭氧的分解，降低了电耗。但是在如水 处理等方面应用时，臭氧浓度越高效果越好，因此进气流量 应结合具体的需要及发生器的性能来确定。 1、 臭氧产量的影响因素 1）气源的质量和流量
2)空气的露点 气体干燥 8 60 40 眼20 10-20-30-40-50 3)电晕功率 空气露点/t 图37空气露点对臭氧 产量的影响曲线 阔08 长06 04 (1)提高电源的输出频率 2提高电源电压 002040608101214 相对电最功率 图38固定气体流量下臭氧产量 与电晕功率关系曲线
2）空气的露点 3）电晕功率 (1)提高电源的输出频率 (2)提高电源电压 气体干燥