O gerador de ozônio de laboratório é baseado principalmente no princípio de descarga de alta tensão (o mais comum é o DBD de descarga de bloqueio do meio) para converter o oxigênio em ozônio, com as etapas do processo:
Preparação da fonte de gás:
Fornecimento de oxigênio: uso de oxigênio de alta pureza (≥90%) ou uso de ar seco e limpo (requer filtração rigorosa, desumidificação e eliminação de óleo). A produção de óxidos de nitrogênio deve ser considerada ao usar ar.
2, pré-tratamento: o gás deve passar por filtros de precisão (para remover partículas, partículas de óleo) e secadores profundos (por exemplo, seta molecular ou liofilização, o ponto de orvalho geralmente precisa ser inferior a -60 ° C). A umidade pode reduzir significativamente a produção de ozônio e corroer o equipamento.
Unidade de Reação de Descarga:
O oxigênio seco após o pré-tratamento é importado para a câmara de descarga (ou tubo de ozônio / unidade).
No interior da câmara de descarga, o gás flui através da fenda estreita entre o eletrodo de alta tensão e o eletrodo de terra (geralmente 0,1-3 mm) e é exposto a campos elétricos fortes.
Os meios de isolamento (como tubos de quartzo) envolvem um dos eletrodos para garantir que a descarga seja uniforme "descarga silenciosa" (inúmeras micro descargas) para evitar a formação de arcos destrutivos.
Conversão de energia (síntese de ozônio):
A fonte de energia de alta tensão de alta frequência fornece energia para gerar plasma no intervalo de descarga.
2, elétrons de alta energia impactam moléculas de O₂, gerando O₂ de forma eficiente através do caminho de reação acima.
A concentração de ozônio está estreitamente relacionada com o fluxo de gás, a pureza do oxigênio, a potência de descarga, o design do espaço de descarga, a eficiência de resfriamento e outros parâmetros.
4- Sistema de refrigeração:
Resfriamento forçado: o processo de descarga produz uma grande quantidade de calor (utilização de energia de cerca de 10-20%, a maior parte do resto é convertido em calor). O resfriamento eficiente é fundamental e geralmente é usado:
Água de arrefecimento circulante externa: A água de arrefecimento circula no casaco que rodeia a parede externa da sala de descarga (lado do eletrodo de terra).
Canal de refrigerante interno: parcialmente projetado para permitir que a água ou o óleo de resfriamento flua diretamente através do interior do eletrodo.
Objetivo: manter a baixa temperatura da sala de descarga (temperatura ideal 10-25 ° C), evitar a decomposição do ozônio a altas temperaturas (a decomposição do O3 é significativamente acelerada em >35 ° C), proteger os eletrodos e materiais de meio.
Saída e controle do ozônio:
O gás contendo ozônio gerado (mistura de gás O3 / O2) é eliminado da saída da câmara de descarga.
Detecção de concentração: geralmente equipado com um detector de concentração de ozônio on-line (como o método de absorção ultravioleta) para monitorar a concentração de O3 no gás de exportação em tempo real (unidades: g / m³ ou% em peso).
Controle de fluxo: ajuste preciso do fluxo de ar de entrada através do controlador de fluxo de massa.
4, regulação de potência: ajustando a tensão ou frequência de saída da fonte de energia de alta frequência, controlar a potência de entrada, ajustando assim a produção e a concentração de ozônio.
6 - Proteção de segurança:
Destruição de gases de escape: o ozônio não utilizado ou o resíduo de ozônio após o experimento deve ser convertido em oxigênio inofensivo por meio de um destruidor de ozônio (catalisador interno como MnO₂ ou unidade de decomposição aquecida) antes de ser emitido.
Monitoramento de vazamento: o ambiente de laboratório precisa instalar um alarme de vazamento de ozônio.
Proteção contra sobrecarga: o sistema de alimentação tem proteção contra sobretensão, sobrecorrente e curto-circuito.
