Способ получения озона

Изобретение относится к области газовой электрохимии, в частности к способам получения озона в электрическом разряде. 1Известен способ получения озона, включающий непрерывную подачу воздуха в межэлектродное пространство раз. рядной камеры.В результате коронного разряда в 1 О устройстве происходит образование озонаНедостатком указанного способа является низкая удельная производительность озонаиз-за низкой скорос" 15 ти подачи воздуха. С повышением скорости подачи воздуха в разрядную камеру для сохранения удельного энерго- вклада следует увеличивать плотность тока разряда, что приводит к контра гированию разряда (шнурованию), ло.- ; кальному перегреву и уменьшению удельной производительности озона иэ-за роста скорости теплового распада озона. 25Целью настоящего изобретения является повышение удельной производи-,; тельности озона. /Поставленная цель достигается способом получения озона, включающим 30 непрерывную подачу. воздуха в межэлектродное пространство. разрядной камеры, причем воздух подают в разрядную камеру со скоростью 20-300 м/с, турбулируют и процесс ведут при плотнос ти тока 0,5-20 мА/смНа фиг. схематично изображено устройство для получения озона по указанному способу. Рабочий газ проходит турбулизующую решетку 1, посту пает в межэлектродный зазор .между секционираванным катодом 2 и сплош" ным металлическим анодом 3, где зажигается диффузионный разряд (пункти- " ром показан на фиг. положительный 45 столб разряда). Стабилизация диффузионного разряда постоянного тока осуществляется с помощью балластной, омической нагрузки 4. В разрядной зо. не происходит .образование озона, и далее рабочий газ вместе с образовавшимся озоном выходит из. устройства.Экспериментальные исследования высоковольтного диффузионного разряда в потоке воздуха показали, что кон центрации продуктов плазмохимических реакций в разряде (например О, 0 окислы азота) неравномерно распределены по межэлектродному промежутку и,имеют максимальные значения в прианоднай области, Вследствие того,что эти продукты плаамохимических реакций вызывают контрагирование разряда при меньших удельных энерговкладах, для увеличения плотности тока разряда необходимо турбулизировать поток поступающего в разрядную камеру рабочего газа. Мелкомасштабная пульсация газа осуществляет перемешивание массы газа по межэлектродному промежутку, выравнивая концентрации всех молекул в этом промежутке и увеличивая удельный энерговклад в однородный диффузный разряд. Соответственно растет и удель. ная производительность озона, которая пропорционально зависит от удельного энерговклада в однородный диффузный разряд. В высоковольтном диффузном разряде с ростом скорости прокачки газа увеличивается значение приведенного электрического поля Е/Н, где М- концентрация молекул газа. Известна, что скорость диссациации молекул кислорода находится в экспоненциальиой зависимости от Е/И, а образование озона идет через реакцию О + О = О, Поэтому должны существовать порога".1 вые значения скоростипотока, при ко" торых концентрация О крайне мала. В нашем случае они соответствуют значениям, меньшим 20 м/с. С другой сторо-. ны, значение, скорости потока выше 300 м/с вызывает большие потери полного давления, ведет к росту погра.-. ничных слоев потока и неравномернос ти профиля скоростей по межэлектрод" ному зазору. Появляется вероятность перегрева газа у анодной стенки, контрагирования разряда, уменьшения удельного энерговклада и соответст" венно падения удельной производительности озона.Высоковольтный диффузный разряд постоянного тока в потоке воздуха оз личается от коронного разряда более высоким значением плотности тока 1, а от классического тлеющего разряда прежде всего элементарными процессами в положительном столбе и в анодкой области разряда. Характерной особенностью положительного столба диффузного разряда в воздухе из-за больших значений, коэффициентов прилипания являются сравнительно низкие значения приведенного электрического поля Е/Б (4+6 10 .), которые недостаточны для ионизации газа, и высокиел,Редактор Н.Сильнягина Техред М.МЬргентал Корректор В.Гирняк Заказ 7100 Тираж 446ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5, Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 10819 значения анодного падения потенциала (до сотен вольт). Поэтому в таком разряде в присутствии возбужденных молекул газа в положительном столбе. легко идут процессы диссоциации кислорода и образования озока, а генерация заряженных частиц происходит в приэлектродных областях разряда. Вольтамперная характеристика разряда 10 слегка растущая, и поэтому удельная производительность озона зависит линейно от плотности разряда 1, При значении плотности тока 10,5 мА/см из экспериментальных данных концент рация озона крайне мала ( 0 /см), а при плотности тока20 мА/см- происходит перегрев потока газа.и рост теплового ра:пада молекул озона. Известно, например, что при темпера" 20 турах газового потока больше 200 С. скорость распада озона резко увеличивается (время жизни О при температуФ 3ре, равной 200 С, составляет примерно 1 сек). Поэтому при20 мА/см 25 54. Предложенный способ позволяет,по," лучать озон с УДельной производительностью на порядок выше, чем в прототипе.Предложенный способ иллюстрирует" ся примером.1 П р и м е р. Поток воздуха подают в разрядную камеру со скоростью 200 м/с при плотности тока 7 МА/см .й Удельная производительность озона 6,410 э кг/м сТаким образом, вследствие осуще". ствления турбулизации .рабочего. газа,. выбора соответствующих значений ско" рости потока и плотности тока разря" . да можно значительно увеличить удель ную производительность озона, что приводит к уменьшениюгабаритов уст-. ройства и снижению размеров производственных площадей;