我們知道,臭氧在殺菌消毒方面(臭氧消毒艙、臭氧發(fā)生器等)擁有很多優(yōu)勢,臭氧在環(huán)境試驗(yàn)(如耐臭氧老化試驗(yàn)箱)、醫(yī)療應(yīng)用方面也有很多優(yōu)勢,那么,臭氧制備是如何的呢?
通常,產(chǎn)生臭氧的方法主要有紫外照射法、電解法、放射化學(xué)法和介質(zhì)阻擋放電法。
對于我們用于環(huán)境老化試驗(yàn)、醫(yī)療應(yīng)用及殺菌消毒而言,紫外照射法,即光化學(xué)法較為常見,那么,今天就來介紹一下光化學(xué)法產(chǎn)生臭氧的原理。
光化學(xué)法-紫外線臭氧發(fā)生器制備臭氧,是利用光波中的紫外光會使氧氣分子O2分解并聚合成臭氧O3,大氣上空的臭氧層即是由此產(chǎn)生的。
波長λ=185nm(10-9m)的紫外光效率zui高,此時(shí),光量子被O2吸收率ZUI大。
其化學(xué)反應(yīng)過程為:
O2+hr→O+O
O2+O+M→O3+M
hr—紫外光量子
M—存在的任何惰性物質(zhì),如反應(yīng)器器壁、氮、二氧化碳?xì)怏w分子等
使用185nm紫外光產(chǎn)生的臭氧的光效兩位130gO3/KW.h,是比較高的,那么,185nm波長紫外線怎么得到呢?
25℃時(shí),低壓汞蒸氣燈(也叫臭氧燈,臭氧發(fā)生器)在汞蒸氣壓比較低時(shí)(汞蒸氣壓力為1.3~13Pa(0.01~0.1mmHg)),該燈的主射線為253.7和184.9nm。電流通過汞蒸氣時(shí)會產(chǎn)生波長為253.7nm為主、少量波長184.9nm的共振輻射,這一波長的輻射效率達(dá)60%,而可見輻射則很少,僅占輸入電能的2%左右。所以低壓汞蒸氣燈是效率很高的紫外線光源。一般紫外線燈具都是采用低壓汞蒸氣燈作光源
但目前低壓汞紫外線燈的光-電轉(zhuǎn)換效率很低,只為0.6%~1.5%,則紫外線法產(chǎn)生的臭氧的電耗高達(dá)600Kwh/kgO3,即1.5gO3/Kw.h,工業(yè)應(yīng)用價(jià)值不大。
紫外線法產(chǎn)生臭氧的優(yōu)點(diǎn)是對濕度、溫度不敏感,具有很好的重復(fù)性;同時(shí),可以通過汞燈的功率線性控制臭氧濃度、產(chǎn)量,這些特點(diǎn)對于臭氧用于人體治療及作為儀器的臭氧標(biāo)準(zhǔn)原是非常合適的,缺點(diǎn)是能耗高、產(chǎn)量低,不適合大規(guī)模使用。。
目前新冠病毒肺炎疫情期間殺菌消毒應(yīng)用化學(xué)消毒法(消毒劑)、紫外線殺菌燈和臭氧發(fā)生器殺菌消毒等方法,其中臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧廣泛應(yīng)用于空氣、物品的殺菌消毒。
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