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实验室臭氧发生器的工艺流程
点击次数：137 更新时间：2025-07-10
实验室臭氧发生器主要基于高压放电原理(最常见的是介质阻挡放电DBD)将氧气转化为臭氧，其工艺流程步骤：
一、气源准备：
1、氧气供应： 采用高纯度(≥90%)的氧气(瓶装或制氧机提供)，或使用干燥洁净的空气(需经严格过滤、除湿、除油处理)。使用空气时需考虑氮氧化物生成问题。
2、预处理： 气体必须经过精密过滤器(去除颗粒物、油分)和深度干燥器(如分子筛或冷冻干燥，露点通常需低于 -60°C)。水分会极大降低臭氧产率并腐蚀设备。
二、放电反应单元：
1、预处理后的干燥氧气被导入放电室(或称臭氧发生管/单元)。
2、在放电室内，气体流经高压电极与接地电极间的狭窄缝隙(通常 0.1-3 mm)，暴露于强电场下。
3、绝缘介质(如石英管)包裹其中一个电极，确保放电为均匀的“无声放电”(无数微放电)，避免形成破坏性的电弧。
三、能量转换(臭氧合成)：
1、高频高压电源提供能量，在放电间隙产生等离子体。
2、高能电子撞击 O₂ 分子，通过上述反应路径高效生成 O₃。
3、臭氧浓度与气体流量、氧气纯度、放电功率、放电间隙设计、冷却效率等参数密切相关。
四、冷却系统：
1、强制冷却： 放电过程会产生大量热量(能量利用率约 10-20%，其余大部分转化为热)。高效冷却是关键，通常采用：
外循环冷却水： 冷却水在包围放电室外壁(接地电极侧)的夹套中循环。
内冷媒通道： 部分设计让冷却水或油直接流经电极内部。
2、目的： 维持放电室低温(理想温度 10-25°C)，防止臭氧高温分解(O₃ 在 >35°C 时分解显著加快)，保护电极和介质材料。
五、臭氧输出与控制：
1、生成的含臭氧气体(O₃/O₂ 混合气)从放电室出口排出。
2、浓度检测： 通常配有在线臭氧浓度检测仪(如紫外吸收法)，实时监测出口气体中的 O₃ 浓度(单位：g/m³ 或 wt%)。
3、流量控制： 通过质量流量控制器精确调节进气流量。
4、功率调节： 通过调整高频电源的输出电压或频率，控制输入功率，从而调节臭氧产量和浓度。
六、安全防护：
1、尾气破坏： 未使用的臭氧或实验结束后的残余臭氧，必须通过臭氧破坏器(内装催化剂如 MnO₂，或加热分解单元)转化为无害的氧气后方可排放。
2、泄漏监测： 实验室环境需安装臭氧泄漏报警器。
3、过载保护： 电源系统具备过压、过流、短路保护。
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