實驗室臭氧發(fā)生器主要基于高壓放電原理(最常見的是介質(zhì)阻擋放電DBD)將氧氣轉(zhuǎn)化為臭氧，其工藝流程步驟：
一、氣源準(zhǔn)備：
1、氧氣供應(yīng)： 采用高純度(≥90%)的氧氣(瓶裝或制氧機提供)，或使用干燥潔凈的空氣(需經(jīng)嚴(yán)格過濾、除濕、除油處理)。使用空氣時需考慮氮氧化物生成問題。
2、預(yù)處理： 氣體必須經(jīng)過精密過濾器(去除顆粒物、油分)和深度干燥器(如分子篩或冷凍干燥，露點通常需低于 -60°C)。水分會極大降低臭氧產(chǎn)率并腐蝕設(shè)備。
二、放電反應(yīng)單元：
1、預(yù)處理后的干燥氧氣被導(dǎo)入放電室(或稱臭氧發(fā)生管/單元)。
2、在放電室內(nèi)，氣體流經(jīng)高壓電極與接地電極間的狹窄縫隙(通常 0.1-3 mm)，暴露于強電場下。
3、絕緣介質(zhì)(如石英管)包裹其中一個電極，確保放電為均勻的“無聲放電”(無數(shù)微放電)，避免形成破壞性的電弧。
三、能量轉(zhuǎn)換(臭氧合成)：
1、高頻高壓電源提供能量，在放電間隙產(chǎn)生等離子體。
2、高能電子撞擊 O? 分子，通過上述反應(yīng)路徑高效生成 O?。
3、臭氧濃度與氣體流量、氧氣純度、放電功率、放電間隙設(shè)計、冷卻效率等參數(shù)密切相關(guān)。
四、冷卻系統(tǒng)：
1、強制冷卻： 放電過程會產(chǎn)生大量熱量(能量利用率約 10-20%，其余大部分轉(zhuǎn)化為熱)。高效冷卻是關(guān)鍵，通常采用：
外循環(huán)冷卻水： 冷卻水在包圍放電室外壁(接地電極側(cè))的夾套中循環(huán)。
內(nèi)冷媒通道： 部分設(shè)計讓冷卻水或油直接流經(jīng)電極內(nèi)部。
2、目的： 維持放電室低溫(理想溫度 10-25°C)，防止臭氧高溫分解(O? 在 >35°C 時分解顯著加快)，保護(hù)電極和介質(zhì)材料。
五、臭氧輸出與控制：
1、生成的含臭氧氣體(O?/O? 混合氣)從放電室出口排出。
2、濃度檢測： 通常配有在線臭氧濃度檢測儀(如紫外吸收法)，實時監(jiān)測出口氣體中的 O? 濃度(單位：g/m³ 或 wt%)。
3、流量控制： 通過質(zhì)量流量控制器精確調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量。
4、功率調(diào)節(jié)： 通過調(diào)整高頻電源的輸出電壓或頻率，控制輸入功率，從而調(diào)節(jié)臭氧產(chǎn)量和濃度。
六、安全防護(hù)：
1、尾氣破壞： 未使用的臭氧或?qū)嶒灲Y(jié)束后的殘余臭氧，必須通過臭氧破壞器(內(nèi)裝催化劑如 MnO?，或加熱分解單元)轉(zhuǎn)化為無害的氧氣后方可排放。
2、泄漏監(jiān)測： 實驗室環(huán)境需安裝臭氧泄漏報警器。
3、過載保護(hù)： 電源系統(tǒng)具備過壓、過流、短路保護(hù)。
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