專利名稱：一種臭氧產(chǎn)生方法和臭氧發(fā)生裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種臭氧產(chǎn)生的方法與臭氧發(fā)生裝置，特別涉及放電與催化劑協(xié)同作用的臭氧發(fā)生裝置，屬于臭氧發(fā)生設(shè)備制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
臭氧具有極強氧化能力(氧化還原電位2.07V)，略次于氟(2.87V)，高于氯(1.36V)。臭氧經(jīng)過幾十分鐘后又分解成氧氣，沒有二次污染，也不存在任何殘留物。臭氧是強氧化劑、殺菌消毒劑、催化劑、脫色劑和除臭劑，有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域?？梢詰?yīng)用于給水殺菌消毒處理(不存在用氯處理后殘存鹵代甲烷THM及有機氯化物類的致癌物質(zhì))；污水深度處理及其資源化；造紙紙漿漂白無氯化處理；凈化養(yǎng)殖池水及提高水產(chǎn)養(yǎng)殖活體的生長速率；食品工業(yè)和飲料工業(yè)的水凈化及加工工藝設(shè)備、容器的消毒殺菌，食品消毒，醫(yī)療系統(tǒng)的殺菌滅毒等。
人工產(chǎn)生臭氧主要有電解法、紫外光照法、放電法等幾種。相對而言，放電法較為經(jīng)濟，工業(yè)用臭氧大多由此產(chǎn)生。從1857年馮·西門子(Von Siemens)研制出臭氧發(fā)生管至今，臭氧技術(shù)有了很大的進步，但大多還是以西門子研制的臭氧發(fā)生管或者是奧托板Otto-Plate型的臭氧發(fā)生裝置為基本的構(gòu)造或進行結(jié)構(gòu)上的改進。目前在工業(yè)上應(yīng)用的臭氧發(fā)生器種類繁多，基本的差異都在于電極和或介質(zhì)阻擋層幾何形狀、電源形式、散熱工藝和運行條件等方面。
為了得到大容量化的臭氧發(fā)生裝置，通常把放電極多級層疊起來，則臭氧的產(chǎn)生量與層疊數(shù)成正比而增加。因為在水處理、紙漿漂白等工業(yè)應(yīng)用中需要大容量的臭氧發(fā)生裝置，就需要將有數(shù)十個臭氧發(fā)生單元構(gòu)成的組件幾十個并聯(lián)構(gòu)成。產(chǎn)生了裝置大、制作成本高、維修操作復(fù)雜的困難。
當(dāng)增加放電間隙時，可以處理更多含氧氣體，但此時放電強度會降低，導(dǎo)致生產(chǎn)效率和產(chǎn)量反而下降；提高電源電壓雖然可以使放電強度提高，但是放電裝置的絕緣水平也要隨之提高，給安全生產(chǎn)帶來技術(shù)困難。因此，即使是在近年出現(xiàn)的許多實際應(yīng)用中的臭氧發(fā)生器，其放電間隙依然很小。而且，在放電間隙極為小的情況下，高壓電極和接地電極之間的距離還要求盡量均勻，這使得放電電極加工要求高，且臭氧發(fā)生裝置單元臭氧產(chǎn)生能力低。文獻(Jodzis S.，Effectsof silica packing on ozone synthesis from oxygen-nitrogen mixtures，ozone scienceand engineering，25(1)63-722003.)報道了在放電裝置中填充二氧化硅材料，臭氧產(chǎn)生效率并無明顯改善，這是由于二氧化硅是惰性材料。專利cnl774394A通過光催化劑在紫外光作用下催化氧分解產(chǎn)生氧原子提高臭氧濃度，該方法主要采用非常小間隙(0.6mm以下)，對電極加工和裝配要求較高。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是針對上述存在的問題，設(shè)計一種可以提高臭氧產(chǎn)生效率，并且使放電均勻、使高壓電極和接地電極制造容易的臭氧產(chǎn)生方法和臭氧發(fā)生裝置。
技術(shù)方案本發(fā)明的產(chǎn)生臭氧的方法，包括將空氣或氧氣流引入到設(shè)置有高壓電極和接地電極之間的間隙中，在所述放電間隙中填充有對放電氣體提供促進臭氧產(chǎn)生的具有電介質(zhì)特性的催化劑，通過高壓電源及高壓電極和接地電極在所述間隙中放電。催化劑采用高比表面積產(chǎn)生臭氧效率更高。在所述放電間隙中還可設(shè)置電介質(zhì)阻擋層，利用電暈放電誘導(dǎo)產(chǎn)生表面放電，同時誘導(dǎo)產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電；上述放電過程與催化劑催化作用聯(lián)合而高效產(chǎn)生臭氧。
本發(fā)明的臭氧發(fā)生裝置，包括高壓電源和高壓電極與接地電極組成的放電電極、包圍高壓電極和接地電極之間間隙的放電空腔及設(shè)在放電空腔上的進氣口和出氣口；在所述的高壓電極與接地電極之間填充有促進臭氧產(chǎn)生的電介質(zhì)特性的催化劑，放電電極與催化劑之間的空隙以及催化劑相互之間和內(nèi)部形成的空隙為放電氣體流動通道。催化劑采用高比表面積產(chǎn)生臭氧效率更高。
所述放電電極還包括在放電電極與催化劑之間設(shè)置電介質(zhì)阻擋層，此時所述高壓電源為交流電源。所述的放電電極中至少有一個細窄或尖銳形狀的放電邊緣。其曲率半徑小于等于2mm。所述的高壓電極與接地電極均為平板狀或圓筒狀或線狀電極；或其中之一是線狀電極，另外一個電極為圓筒狀或平板狀，放電空腔由圓筒狀或平板狀電極之間的空間形成。在所述高壓電極或/和接地電極表面設(shè)置冷卻裝置，或/和冷卻進口氣體。
所述催化劑是氧化鋁、或氧化鋯、或二氧化鈦、或硅酸鋯、或分子篩制成的電介質(zhì)材料，制成顆粒狀或蜂窩狀、或網(wǎng)狀；或者是負載在顆粒狀或蜂窩狀、或網(wǎng)狀的電介質(zhì)材料或絕緣材料上，粒徑范圍為0.1-10mm。粒徑最佳范圍是3-5mm。
所述的放電電極中至少有一個細窄或尖銳形狀的放電邊緣，工作原理對高壓電極施加高壓電源時，首先在電極的放電邊緣附近的氣體中產(chǎn)生電暈放電；隨著放電電壓的升高，起始電暈放電向?qū)γ骐姌O延伸，沿著催化劑表面附近的氣體中形成表面放電；同樣，當(dāng)在一對放電電極之間設(shè)置電介質(zhì)阻擋層時，向?qū)γ骐姌O延伸的表面放電在電介質(zhì)阻擋層處被絕緣介質(zhì)阻擋而終止發(fā)展。
氣體中的電暈放電和表面放電共同作用，產(chǎn)生大量高能電子，高能電子再激發(fā)、電離和離解氧氣分子，產(chǎn)生大量氧原子、激發(fā)態(tài)氧分子和氧離子，這些處于高能態(tài)的氧粒子通過多種反應(yīng)途徑而產(chǎn)生臭氧分子。
由于在放電電極間填充了有高比表面積的電介質(zhì)特性的催化劑，利用電暈放電誘導(dǎo)表面放電，因而在較大的電極間距之間的平均放電電場強度并不高。因此，可以在不提高電源電壓和放電裝置的絕緣水平的情況下而將電極的間距設(shè)計得較大，使有效放電體積增大，含氧原料氣體包括空氣和氧氣處理量提高；而且對電極及電極間距的制造精度可以降低。
同時，由于催化劑，如氧化鋁、氧化鋯、二氧化鈦、硅酸鋯、鈦酸鋇或分子篩等，對氧氣有吸附作用，使得氧分子被催化劑表面吸附。當(dāng)催化劑表面附近發(fā)生表面放電現(xiàn)象時，可使部分氧分子電離激發(fā)形成氧原子，所形成的氧原子與被吸附但未電離激發(fā)的氧分子發(fā)生的是二分子反應(yīng)，使臭氧生成反應(yīng)速率提高，提高了臭氧產(chǎn)生效率。
有益效果在現(xiàn)有用放電方法產(chǎn)生臭氧裝置工作時，當(dāng)電場強度超過氣體擊穿電場強度，就會產(chǎn)生放電現(xiàn)象，使氣體激發(fā)、電離，其中O2受激發(fā)電離作用，首先形成氧原子，氧原子必須與氧分子以及另外任意一個原子或分子發(fā)生三分子反應(yīng)，將氧原子的能量轉(zhuǎn)移給另外的原子或分子，才能形成臭氧分子，否則形成的臭氧分子能量較高，容易分解。由于形成臭氧的三分子反應(yīng)速率低，同時氧原子非?；顫姡卸喾N反應(yīng)途徑，使氧原子消失，造成裝置中氧原子濃度低，因此，現(xiàn)有的臭氧發(fā)生裝置效率低。
本發(fā)明在氣體通道內(nèi)高壓電極和接地電極之間填充有電介質(zhì)特性的催化劑，含氧氣體通過時，由于催化劑對氧氣有吸附作用，同時催化劑表面附近被誘發(fā)表面放電現(xiàn)象，使臭氧生成反應(yīng)變成了二分子反應(yīng)，反應(yīng)速率提高，提高了臭氧產(chǎn)生效率。如果在氣體通道內(nèi)高壓電極和接地電極之間還同時設(shè)置了電介質(zhì)阻擋層，則使臭氧產(chǎn)生效率進一步提高。
由于催化劑的介電常數(shù)通常遠大于空氣或氧氣介質(zhì)，這樣在催化劑顆粒接觸處表的空氣或氧氣電場強度會高于催化劑顆粒間隙的平均電場，降低放電的起始電壓，電暈放電在催化劑顆粒接觸處產(chǎn)生，并誘導(dǎo)產(chǎn)生在催化劑表面放電。因而電極也可以制成板狀或圓筒狀等等。
本發(fā)明裝置另外一個優(yōu)點是采用電暈放電誘導(dǎo)的表面放電，起始放電平均電場強度低，高壓電極和接地電極之間距離較大，也就是放電間隙比較大，增加了含氧氣體的處理量。并且放電過程主要發(fā)生在催化劑表面，對電極表面均勻性沒有要求，使高壓電極和接地電極制造容易。


圖1是本發(fā)明實施例1臭氧發(fā)生裝置概略構(gòu)造的剖面示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例2臭氧發(fā)生裝置概略構(gòu)造的主視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明圖2的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例3臭氧發(fā)生裝置概略構(gòu)造的剖面示意圖。
圖5是圖4的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是本發(fā)明實施例4臭氧發(fā)生裝置概略構(gòu)造的剖面示意圖。
圖7是本發(fā)明實施例5臭氧發(fā)生裝置概略構(gòu)造的剖面示意圖。
圖8是圖7中A-A向剖面示意圖。
圖9是本發(fā)明實施例6臭氧發(fā)生裝置概略構(gòu)造的剖面示意圖。
以上的圖中有高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧氣體出口6，金屬絲集成板7，金屬空心管8，封口9，石英玻璃管10，石英玻璃外套管11，橡膠圈12，電極支架13，金屬水槽14，剛玉陶瓷片15，支撐體16，Al2O3陶瓷片17。
具體實施例方式
該裝置由高壓電源，催化劑，高壓電極，接地電極，原料氣進口，臭氧氣體出口所組成，其中，接地電極為臭氧發(fā)生裝置的外殼，高壓電極位于接地電極內(nèi)的中線組成放電電極，在接地電極的上部設(shè)有臭氧氣體出口，在接地電極的下部設(shè)有原料氣進口，高壓電極和接地電極分別與高壓電源相接；所述的高壓電極與接地電極之間填充有高比表面積的電介質(zhì)特性的催化劑；放電電極與催化劑之間的空隙以及催化劑本身形成的空隙為放電氣體通道。
實施例1圖1示出了根據(jù)本發(fā)明實施例1的臭氧發(fā)生裝置的剖面圖。其中包括高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧化氣體出口6。該裝置是絲狀金屬高壓電極與筒狀金屬接地電極組成的臭氧發(fā)生裝置。在本實施例中，金屬管作為接地電極4與高壓電源1的接地極連接，金屬絲處于筒狀接地電極4的軸心位置，高壓電極3與高壓電源1的高壓級連接。高壓電極金屬絲的直徑為0.5mm，接地電極金屬管的內(nèi)徑為25mm。金屬管接地電極4兩端用帶有作為原料氣進口5和臭氧化氣體出口6的開口的絕緣蓋封閉，金屬管內(nèi)部充滿顆粒狀催化劑氧化鋁，粒徑為3-5mm，以球形為最佳。絲狀的高壓電極3穿過金屬管接地電極4的絕緣蓋，并在金屬管接地電極4的兩端的絕緣蓋中心處固定。為使放電均勻，金屬絲高壓電極3要保持處在接地電極4的軸心位置，金屬絲高壓電極3保持拉直狀態(tài)。金屬絲高壓電極3在上端封口處伸出與高壓電源1的高壓級經(jīng)高壓電纜連接。高壓電源為1000V的交流電源。
下面說明其工作過程對高壓電極施加高壓電源時，首先在絲狀高壓電極附近的氣體中產(chǎn)生電暈放電；隨著放電電壓的升高，起始電暈放電向?qū)γ嫱矤罱拥仉姌O延伸，在所填充的顆粒狀催化劑氧化鋁表面附近的氣體中形成表面放電，放電通道的發(fā)展隨電源電壓達到最高而停止延伸。含氧氣體通過原料氣進口進入臭氧發(fā)生裝置，氣體通過金屬絲狀高壓電極以及顆粒狀催化劑氧化鋁周圍形成的放電區(qū)時，電場中的高能自由電子離解O2分子，產(chǎn)生氧原子在催化劑表面與吸附氧分子結(jié)合為O3分子，使臭氧生成反應(yīng)速率提高，提高了臭氧產(chǎn)生效率。臭氧產(chǎn)生效率達到0.15kg/kwh。
實施例2圖2、圖3示出了根據(jù)本發(fā)明實施例4的臭氧發(fā)生裝置的主要部分。其中包括高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，金屬絲集成板7，金屬空心管8，封口9。該裝置是高壓電極3與接地電極4均由絲狀金屬組成的臭氧發(fā)生裝置。在本實施例中，若干條絲狀金屬電極平行排列于矩形的封閉箱體內(nèi)，即箱體內(nèi)的區(qū)域中平行分布了若干行、若干列的絲狀金屬，成行排列的絲狀金屬在該箱體內(nèi)構(gòu)成若干平行的平面，且每個平面中都含有相同數(shù)量平行排列的金屬絲。金屬絲直徑為0.5mm。每一平面內(nèi)的金屬絲相串聯(lián)，每一相隔平面的金屬絲互相沒有直接接觸，然后將相鄰平面的金屬絲分別與高頻高壓電源1的高、低壓級連接，構(gòu)成該裝置的絲狀金屬高壓電極3和接地電極4。也就是說，將每隔一個平面的金屬絲與高頻高壓電源1的高壓級連接，則這些金屬絲就是該裝置的絲狀金屬高壓電極3，剩余平面內(nèi)的金屬絲與高頻高壓電源1接地級連接，這些金屬絲為該裝置的絲狀金屬接地電極4。高頻高壓電源為1000V、40kHz的交流電源。高壓電極3，接地電極4的金屬絲的排列和固定由絕緣材料制成金屬絲集成板7完成，兩個金屬絲集成板7處在箱體表面互相平行面對的位置。經(jīng)過金屬絲集成板7穿孔處金屬絲電極上套有金屬空心管8，該管的外徑為3mm，該管的長度大于金屬絲集成板厚度1mm，該管的一端與金屬絲集成板外表面平齊；金屬絲集成板外表面石英砂與環(huán)氧樹脂混合物涂覆于空氣絕緣。高壓電極3，接地電極4的金屬絲在封閉箱體內(nèi)保持拉直狀態(tài)以保證放電均勻。在封閉箱體內(nèi)填充的催化劑2是分散負載在多層疊放的網(wǎng)狀塑料絲上的二氧化鈦。由于多條絲狀金屬電極和催化劑均勻分布于反應(yīng)區(qū)域內(nèi)，使得區(qū)域內(nèi)放電均勻且放電能夠充滿整個反應(yīng)區(qū)內(nèi)部。催化劑二氧化鈦雖然是半導(dǎo)體，但由于它負載在絕緣材料上，所以同樣具有電介質(zhì)特性。放電電極之間的放電區(qū)域內(nèi)同樣發(fā)生電暈放電和表面放電。原料氣體由入口通道原料氣進口5進入箱體內(nèi)，經(jīng)過等離子放電區(qū)后產(chǎn)生臭氧氣體并通過氣體出口臭氧化氣體出口6輸出。臭氧產(chǎn)生效率達到0.15kg/kwh。
實施例3圖4、圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例3的臭氧發(fā)生裝置的主要部分。其中包括高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，封口9，石英玻璃管10，石英玻璃外套管11。該裝置是以金屬絲作為高壓電極和以水為接地電極的臭氧發(fā)生裝置。在本實施例中，裝置的結(jié)構(gòu)與實施例1類似，不同之處是將實施例1中的金屬管狀接地電極改為由玻璃套管以及填充套管內(nèi)部的水組成的水電極。水為導(dǎo)電電極，玻璃套管管壁起到電介質(zhì)阻擋層作用。本實施例中，石英玻璃管10的內(nèi)徑為10～40mm，壁厚為1～3mm。絲狀的金屬高壓電極3穿過石英玻璃管10，并在石英玻璃管10的兩端封口9中心處固定，為使放電均勻，高壓電極3的金屬絲要保持處在石英玻璃管體的軸心位置并保持拉直狀態(tài)。該金屬絲在上端封口9處伸出與高頻高壓電源1的高壓級連接。另一石英玻璃外套管11，內(nèi)徑為50mm，壁厚為1～3mm，外套于石英玻璃管10且下端封閉固定于石英玻璃管10的外壁，兩石英玻璃管10與11處于同心狀態(tài)，形成的環(huán)狀空間內(nèi)充滿加少量鹽的水作為放電電極，將高頻高壓電源1的接地電極插入水中。石英玻璃管10上下端開有進出氣管口即原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，在石英玻璃管10內(nèi)裝有顆粒狀或蜂窩狀催化劑陶瓷，或者是分散負載在蜂窩狀絕緣材料上的鈦酸鋇，蜂窩的平均孔徑為0.5mm。催化劑鈦酸鋇雖然是導(dǎo)體，但由于它負載在絕緣材料上，所以同樣具有電介質(zhì)特性。放電電極之間的放電區(qū)域內(nèi)同樣發(fā)生電暈放電、表面放電和介質(zhì)阻擋放電，放電通道的發(fā)展因介質(zhì)阻擋放電而終止于接地電極的電介質(zhì)阻擋層前。將水電極中水不斷更新，就成為冷卻裝置，起到冷卻氣體減少臭氧氣體分解的效果，使臭氧生成反應(yīng)速率進一步提高，提高臭氧產(chǎn)生效率。臭氧產(chǎn)生效率達到0.16kg/kwh。
實施例4圖6示出了根據(jù)本發(fā)明實施例4的臭氧發(fā)生裝置的主要部分。其中包括高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，封口9，石英玻璃管10，橡膠圈12，電極支架13，金屬水槽14。該裝置是以金屬絲作為高壓電極3和以水電極為接地電極4的臭氧發(fā)生裝置。在本實施例中，裝置的單元結(jié)構(gòu)與實施例3類似，不同之處是將實施例3的主體結(jié)構(gòu)作為本實施例的基本單元，串聯(lián)基本單元成為一套優(yōu)化系統(tǒng)。本實施例中，在水槽14中平行均勻布置一組石英玻璃管，石英玻璃管之間最小距離為2mm，石英玻璃管10的內(nèi)徑為10～40mm，壁厚為1～3mm。石英玻璃管管體穿過槽體部分與水槽之間采用橡膠圈12密封；槽內(nèi)石英玻璃管之間的空隙充滿加少量鹽的水作為放電電極4，水槽14為金屬材料，與高壓電源的接地極相連；絲狀的金屬高壓電極3穿過石英玻璃管10，并在該石英玻璃管的電極支架13上固定，該電極支架與高頻高壓電源1的高壓級連接。為使放電均勻，高壓電極3的金屬絲要保持處在石英玻璃管管體的軸心位置并保持拉直狀態(tài)。石英玻璃管10上下端開有進出氣管口即原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，在石英玻璃管管體內(nèi)裝有蜂窩狀催化劑陶瓷，或者是分散負載在蜂窩狀絕緣材料上的鈦酸鋇，蜂窩的平均孔徑為0.5mm。放電電極之間的放電區(qū)域內(nèi)發(fā)生電暈放電、表面放電和介質(zhì)阻擋放電，放電通道的發(fā)展因介質(zhì)阻擋放電而終止于接地電極的電介質(zhì)阻擋層前。
在相同的停留時間內(nèi)，集成系統(tǒng)可比單個單元系統(tǒng)處理更大的原料氣體量，如果原料氣體進入臭氧發(fā)生裝置之前進行冷卻；或/和更新水電極中水，還可以起到減少臭氧氣體分解的效果，使臭氧生成反應(yīng)速率進一步提高，提高臭氧產(chǎn)生效率。臭氧產(chǎn)生效率可達到0.18kg/kwh。
實施例5圖7、圖8示出了根據(jù)本發(fā)明實施例5的臭氧發(fā)生裝置的主要部分。其中包括高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，封口9，剛玉陶瓷片15。該裝置是同心筒狀金屬電極的臭氧發(fā)生裝置。在本實施例中，高壓電極3和接地電極4由兩個金屬管組成，作為高壓電極3的內(nèi)管的外壁或接地電極的內(nèi)壁鍍有剛玉陶瓷膜15作為電介質(zhì)阻擋層。高壓電極3接高頻交流高壓電源1的高壓級，作為接地電極4的金屬外管接高頻交流高壓電源1的接地極。原料氣體由原料氣進口5進入后從兩放電電極間形成的環(huán)狀空間通過，通過等離子放電區(qū)域后產(chǎn)生臭氧氣體并通過出氣管路，即臭氧化氣體出口6輸出。高壓電極金屬管的外徑為20mm，接地電極金屬管的內(nèi)徑為45mm(即兩放電電極間的距離為12.5mm)。金屬管接地電極4兩端封閉，內(nèi)部充滿分子篩狀催化劑氧化鋯，分子篩的平均孔徑為3mm。由于在筒狀高壓電極的外表面或接地電極的內(nèi)表面鍍有高介電常數(shù)和高絕緣性的絕緣體薄膜剛玉陶瓷膜15作為電介質(zhì)，因此在筒狀高壓電極3、接地電極4之間圍成的放電區(qū)域內(nèi)發(fā)生表面放電，放電通道的發(fā)展因介質(zhì)阻擋放電而終止。放電促進氧分子的電離產(chǎn)生臭氧，從而進一步提高臭氧生成效率。
實施例6圖9示出了根據(jù)本發(fā)明實施例6的臭氧發(fā)生裝置的主要部分。其中包括高壓電源1，催化劑2，高壓電極3，接地電極4，原料氣進口5，臭氧化氣體出口6，封口9，支撐體16，Al2O3陶瓷片17。該裝置是高低壓電極均為平板狀金屬電極的臭氧發(fā)生裝置。在本實施例中，高頻高壓電源1經(jīng)高壓電纜與放電極的高壓電極3的金屬板連接，該金屬板上均勻布滿網(wǎng)孔孔作為氣體通路，也可以用金屬網(wǎng)制成，該金屬板平行放置于兩平行放置的接地電極4的金屬板中間，接地電極4金屬板面向高壓電極3一側(cè)覆蓋Al2O3陶瓷片17。高壓電極3與接地電極4通過支撐體16支撐固定。支撐體16是由陶瓷材料或聚四氟乙烯塑料加工而成的長方體。高壓電極3、接地電極4之間的反應(yīng)腔體內(nèi)充滿顆粒狀催化劑。原料氣體的入口管路5和出口管路6固定在支撐體16上。原料氣體從入口管路即原料氣進口5進入反應(yīng)腔體內(nèi)，通過等離子放電區(qū)域后產(chǎn)生臭氧氣體并通過焊接在支撐體16上的臭氧化氣體出口6輸出。由于板狀電極方便規(guī)?；?，且由于多個板狀電極可以集中于同一個臭氧發(fā)生裝置中，所以也有利于設(shè)備的小型化和產(chǎn)量的提高。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生臭氧的方法，其特征在于包括將空氣或氧氣流引入到設(shè)置有高壓電極和接地電極之間的間隙中，在所述間隙中填充有對放電氣體提供促進臭氧產(chǎn)生的、具有電介質(zhì)特性的催化劑，通過高壓電源及高壓電極和接地電極在所述間隙中放電產(chǎn)生臭氧。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生臭氧的方法，其特征在于在所述放電間隙中同時設(shè)置電介質(zhì)阻擋層，利用電暈放電誘導(dǎo)產(chǎn)生表面放電，同時誘導(dǎo)產(chǎn)生介質(zhì)阻擋放電；上述放電過程與催化劑催化作用聯(lián)合而高效產(chǎn)生臭氧。
3.一種如權(quán)利要求1所述的產(chǎn)生臭氧的方法的臭氧發(fā)生裝置，包括高壓電源和高壓電極與接地電極組成的放電電極、包圍高壓電極和接地電極之間間隙的放電空腔及設(shè)在放電空腔上的進氣口和出氣口，其特征在于在所述的高壓電極(3)與接地電極(4)之間填充有促進臭氧產(chǎn)生的電介質(zhì)特性的催化劑(2)，放電電極與催化劑(2)之間的空隙以及催化劑(2)相互之間和內(nèi)部的空隙為放電氣體流動通道。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于所述放電電極還包括在放電電極與催化劑(2)之間設(shè)置電介質(zhì)阻擋層(15)，此時所述高壓電源(1)為交流電源。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于所述的放電電極中至少有一個細窄或尖銳形狀的放電邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于所述的高壓電極(3)與接地電極(4)均為平板狀或圓筒狀或線狀電極；或其中之一是線狀電極，另外一個電極為圓筒狀或平板狀，放電空腔由圓筒狀或平板狀電極之間的空間形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于所述催化劑(2)是氧化鋁、或氧化鋯、或二氧化鈦、或硅酸鋯、或分子篩制成的電介質(zhì)材料，制成顆粒狀或蜂窩狀、或網(wǎng)狀；或者是負載在顆粒狀或蜂窩狀、或網(wǎng)狀的電介質(zhì)材料或絕緣材料上，粒徑范圍為0.1-10mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的臭氧發(fā)生裝置，其特征在于在所述高壓電極(3)或/和接地電極(4)表面設(shè)置冷卻裝置，或/和冷卻進口氣體。
全文摘要
一種臭氧產(chǎn)生方法和臭氧發(fā)生裝置，特別涉及放電與催化劑協(xié)同作用的臭氧發(fā)生裝置，其方法包括將空氣或氧氣流引入到設(shè)置有高壓電極和接地電極之間的放電間隙中，通過高壓電源和電極在放電間隙中放電，在所述放電間隙中填充有高比表面積、具有電介質(zhì)特性的催化劑，它們對放電氣體提供促進臭氧產(chǎn)生的催化作用。其裝置，包括高壓電源和高壓電極與接地電極組成的放電電極、放電空腔及設(shè)在放電空腔上的進氣口和出氣口，在所述的高壓電極(3)與接地電極(4)之間填充有高比表面積的電介質(zhì)特性的催化劑(2)，放電電極與催化劑(2)之間的空隙以及催化劑(2)本身形成的空隙為放電氣體流動通道。
文檔編號C01B13/11GK1907842SQ200610041170
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月10日
發(fā)明者夏維東, 黃衛(wèi)東, 任婷婷, 繆正華, 馬強, 王大志 申請人:中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)