第
26
卷第
1
期大连海事大学学报
VOl.26NO.1
2OOO
年
2
月
JournalofDalianMaritimeUniversityFe
.2OOO
文章编号
:1OO6-36<2OOO>O1-OO8O-O4
制取高浓度臭氧水方法
D
张芝涛
白敏冬
韩慧
初庆东
<
大连海事大学环境工程研究所
辽宁大连
116O26>
摘要
:
介绍了臭氧水溶液研究的进展及其广泛诱人的应用前景
同时阐叙了产生高浓度臭氧
~
高效率溶解臭
氧及制取臭氧水溶液等方法
.
利用这些方法
臭氧水溶液的臭氧浓度达
8g/m
3
臭氧溶解率达
98%
以上
.
关键词
:
臭氧水溶液
;
溶解率
;
氧化剂
;
杀菌消毒剂
中图分类号
:O644.9
文献标识码
:A
臭氧在水中不稳定
产生氧化能力极强的单原子氧
和羟基
等活性粒子
它的
氧化还原电位为
2.OV
仅次于氟
远高于氯
<1.36V>
和二氧化氯
<1.5V>
对各种致病微
生物有极强杀灭菌消毒作用
.
臭氧溶液杀灭致病的细菌效果最好
包囊和芽孢次之
病毒再
次之
[1]
.
高浓度臭氧水杀菌速度比氯快
6OO~3OOO
倍
甚至几秒钟内就可以致死细菌
.
它可
以氧化
~
分解水中的污染物和杂质
所以高浓度臭氧水是一种
~
万能
''
处理水方法
[2]
.
高浓度
臭氧水
<
高浓度臭氧水溶液
>
成为科学工作者关注的研究课题
.
由于高浓度臭氧水设备存在
一个巨大市场
企业家正在集中力量开发高臭氧浓度
<>4g/m
3
>
的臭氧水设备
.1996
年日
本石川岛播磨
<
株
>
早矢仕文男研究成功高浓度臭氧水设备
臭氧水产量为
3r/h
臭氧水浓
度达到
4g/m
3
具有极大应用意义
已经开始生产
[3]
.
高臭氧浓度臭氧水溶液
<4~4Og/m
3
>
可作为一种无残留物的强氧化剂
~
强消毒药剂
大幅度降低
<
或者减少
>
上水
~
下水处理设备
极大减少运行成本
.
甚至可以作为一种强消毒剂用于食品加工
~
医疗
~
净水及污水处理上
.
高效率
~
高浓度
~
大生产量的臭氧产生技术研究的新进展
[4~5]
将大幅度降低一次造价及
运行成本
结构紧凑
设备小型化
使生产高浓度的臭氧水成为可能
.
由于臭氧水的臭氧浓度
大幅度增加
为其应用铺平了道路
扩大了应用范围
.
大于
4g/m
3
臭氧水能在
1min
内灭乙
型肝炎表面抗原
[1]
;
能氧化
~
分解蔬菜
~
水果类等表面残存的农药及其它有害污染
物
[2]
;
又可成为战地
~
灾区可移动的水深度净化
~
高效杀灭细菌和病毒的专用设备
.
臭氧水溶
液具有杀菌速度快
~
药剂量甚微
~
没有任何残留物的理想绿色杀菌消毒剂
.
人们从微公害的
PPm
时代
走向环境的
PP
时代
高浓度的臭氧水溶液将成为其支撑技术之一
.
D
收稿日期
:1999-11-2O
基金来源
:
国家自然科学基金资助项目
<6981OO2>;
辽宁省科技攻关资助项目
<9822OO13>
作者简介
:
张芝涛
<1965~>
男
辽宁鞍山人
高级工程师
1
臭氧溶解于水的物理特性
通常臭氧水溶液的臭氧浓度
CLO3
在
04g/m
3
左右
如何取得
4g/m
3
高臭氧浓度的
臭氧水溶液是当前科学技术界面临的一个研究课题
在正常状态下
臭氧气体在水中溶解时
可根据亨利
(~enry)
定律来计算
在平衡状态时臭氧在气相中分压是
pgO3=khCLO3
液相
中臭氧浓度和气相臭氧分压成正比
kh
为亨利常数
在一定的压力
~
温差
~
容量条件下
臭氧
水浓度
CLO3
和气体臭氧浓度
CgO3
成正比
即
CLO3=kCgO3k
为比例系数
臭氧溶解于水的
速率为
U=kUc(SolyO
3
CLO3)-k1CLO3.
式中
kU
为水中物质扩散系数
;c
为单位体积
SolyO
3
中气液接触面积
;k1
为臭氧分解速度常数
;SolyO
3
为臭氧溶解度
为了制取高浓度臭氧
水溶液
采取以下几个措施
;(1)
提高气相中臭氧的分压
;(2)
降低溶解液温度
;(3)
扩大气液
接触面积
;(4)
提高气相臭氧浓度
图
1
臭氧实验流程
2
实验条件与方法
实验流程如图
1
所示
BGGD2-20g/h~
BGGD2-40g/h
型臭氧产生装置是新研制的
高效率
~
高浓度小型化臭氧产生装置
考虑到
运行成本
其臭氧浓度控制在
60~120g/m
3
范围内
高浓度臭氧气体输入
2NPD
涡流
叶轮泵
1
与水进行有效溶解后成为臭氧水
溶液
其流量为
3t/h
或者通过
Mazzei
射流
器进行有效溶解成臭氧水
臭氧水溶液中残
存的臭氧气体通过气液分离器分离出剩余臭
氧
用剩余臭氧消除器
7
分解成为
O2
后排
空
臭氧气体的浓度用瑞士
Orbisphere1abOratOries
的
mOde13600
型臭氧分析仪检测
水溶
液的臭氧浓度用
mOde13660
型溶解臭氧检测仪检测
用日本
1WATSU
生产的
SSZ40
型高
压脉冲电流传感器
~~V-P60
型高压脉冲电压传感器及
DS-8608A
记忆示波器检测高频高
压的电参数
检测臭氧水溶液流量用
DCT1088
型超声波流量计测量
检测臭氧气体流量用
LZB
型转子流量计测量
实验环境温度为
28
湿度为
70
实验用原料气体为工业用氧
气
用本市自来水作为实验用水
其水温度为
28
反应腔体压力为
012MPa
气体温度
为
276
冷却水温度为
28
温升
02
供电频率为
103k~z
电压峰值为
94kV
上升速率为
0kV/ps
放电能流密度为
21W/cm
2
3
实验结果与讨论
31
臭氧水溶液的臭氧浓度实验
用
BGGD2-20g/h~40g/h
型臭氧产生装置进行臭氧水浓度实验
其实验结果如表
1
所
示
从表中可知
臭氧水浓度
CLO3
可达
413g/m
3
~806g/m
3
其浓度受臭氧产生量
GO3
制
约着
当然也受其气体臭氧浓度
CgO3~
溶解率
7
影响
目前生产的
BGS-1
型的
2t/h
高浓度
臭氧水产生设备的连续运行实验结果如图
2
所示
其臭氧水浓度基本上稳定在
4g/m
3
(S=
10cm
2
)~8g/m
3
(S=300cm
2
)
如果气体流量增加到
30~3L/min
时
臭氧水浓度会有
18
第
1
期张芝涛等
;
制取高浓度臭氧水方法
明显增加
;
或者降低被处理的水流量
也会增加臭氧水浓度
.
表
1
臭氧水浓度实验数据表
放电面积
/cm
2溶液流量
/
气流量
/
臭氧浓度
/
3
D
臭氧产生量
/
臭氧水浓度
/
3
D
溶解率
/
15020.1269.78.364.1398.7
30020.2564.516.128.0697.9
3.2
臭氧浓度
~
水温度对臭氧溶解度影响实验
图
2BGS-1
型臭氧水溶液设备的运行实验数据
气相臭氧浓度
~
水溶液温度对臭氧
水浓度影响的实验结果如图
3
所示
.
从
图中曲线可知
随着臭氧浓度增加
臭氧
溶解度
SolyO
3
则线性增加
臭氧浓度达
到
100g/m
3
时
水温为
15C
时
臭氧溶
解度可高达
48g/m
3
水温为
25C
时
臭
氧水溶液的溶解度可达
30g/m
3
.
在臭
氧浓度一定时
随着水温度下降
则水溶
液的臭氧溶解度呈线性增加
.
实验结果
表明
在溶解率一定时
只有通过降低水
溶液温度和提高臭氧浓度来取得高浓度臭氧水溶液
.
3.3
放电能流密度对臭氧水浓度影响实验
放电极消耗功率对臭氧水浓度影响实验结果如图
4
所示
.
实验表明
当放电电极的能流
密度
1=1.9W/cm
2
时
臭氧水浓度就可以达到
4.5g/m
3
.
通常取
1=2.0W/cm
2
左右
就
可以得到较高的臭氧水浓度
再增加其能流密度意义就不大
反而对反应系统安全运行不
利
能耗增加
提高运行成本
.
图
3
臭氧溶解度与臭氧浓度关系曲线图
4
臭氧水浓度与放电能流密度关系曲线
3.4
臭氧溶解率实验
为了实验目的
把与臭氧溶解率
T
实验有关部件进行了如下编号
,1
i
为
NLKUNL
25NPD
涡流叶轮泵
2
i
为
SELSUN25WG-15
涡流叶轮泵
3
i
为
i
射流器
4
i
为
i
i
12
喷嘴
5
i
为
HWBC50X50
多孔钛曝气管
6
i
为气液溶解分离器
.
28
大连海事大学学报第
26
卷
表
2
臭氧溶解率实验参数表
序号
1234567
溶解方法
1
+2X4
+6
1
+4
+6
2
+3
2
+3
+6
2
+3
+2X4
+6
2
+3
+5
2
+3
+4
气体臭氧浓度
/
3
)69.268.960.263.264.268.962.0
臭氧水浓度
/
3
)1.774.044.143.232.831.425.51
臭氧溶解率
/%43.097.896.771.061.629.098.6
溶解率实验方法与其结果如表
2
所示
.
从表中可知
,
溶解方式比较好的为序号
2~3~7
三
种
,
最好溶解率可达
98%
左右
,
最差为序号
6
的溶解方式
<
射流器加曝气方法
),
溶解率仅为
29.0%.
实验数据表明
,
溶解方法对溶解率影响很大
,
有待进一步深入研究
.
参考文献
[1]
崔森
,
白希尧
,
张波等
.
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,1993,10<3):142-145.
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张健
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张宏
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7Vv
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,
吉氵尺窗治
.100m
级极短
下
无声放电
高浓度
7
V
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[5]
葛本昌树
.7V+4V
一
E%U
应用
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静电气学会志
,1997,21<1):18-21.
Themethodofproducinghigh-condensed
ozonewatersolution
ZHANGZhi-tao,BAIMin-dong,HANhui,CHUGing-dong
EnuzronmentalEngzneerzngeearntztute,DalianMaritimeUniv.,Dalian116026,China)
Abstract:ThedevelopmentofthestudiesanditswideapplyingperspectiveonoZonewater
solutionaredescribed,andsomemethodsforproducinghigh-concentrationoZonegas,dis-
solvingefficientlyoZonegasintowater,andachievingoZonewatersolutionareintroduced
inthispaper.Withthesemethods,theconcentrationofoZonewaterandtheefficiencyof
oZonesolutionmayreachmorethan8g/m
3
and98%respectively.
Keywords:oZonewatersolutionGsolutionefficiencyGoXidantG
disinfectantandbactericide
<
上接第
59
页
)
Aresearchonhumanelementsinsafetyatsea
XULe-ping
1
,ZHANGChun-lai
1
,LIUFu-sheng
2
<1.EngzneerzngCollege,DalianMaritimeUniv.,Dalian116026,ChinaG
2.CCSBeijing,100736,China)
Abstract:Inthispaper,thepointofviewthathumanelementisthemainfactorinsafety
atseaisadvanced.Thecurrentresearchstateintheworldisalsopresented.Thegraveef-
fectsofhumanelementsonmarinesafetyarediscussedespecially.
Keywords:shippingGhumanelementGsafetyatsea
38
第
1
期张芝涛等
:
制取高浓度臭氧水方法
制取高浓度臭氧水方法
作者：张芝涛，白敏冬，韩慧，初庆东，ZHANGZhi-tao，BAIMin-dong，
HANhui，CHUQing-dong
作者单位：大连海事大学,环境工程研究所,辽宁,大连,116026
刊名：大连海事大学学报
英文刊名：JOURNALOFDALIANMARITIMEUNIVERSITY
年，卷(期)：2000,26(1)
被引用次数：8次
参考文献(5条)
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3.早矢仕文男高浓ォゾン水制造机の开发1996(03)
4.葛本昌田火田火田要一郎;吉氵尺窗治100μm级极短ギャツプ下にずける无声放电にょゐ高
浓度ォゾソ发生1996(02)
5.葛本昌树ォゾナィヅ一とその应用1997(01)
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1.白敏菂.白希尧.初庆东.韩慧高浓度O3水研究[期刊论文]-环境工程2000,18(4)
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3.马玉明.MaYuming星海游泳馆循环水设计[期刊论文]-给水排水2000,26(3)
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5.杨振中.刘莉.徐鸿雁臭氧、过氧乙酸、紫外线对空气消毒的效果分析[期刊论文]-邯郸医学
高等专科学校学报2004,17(5)
6.高辉在臭氧水制剂过程中控制系统的设计与实现[期刊论文]-微计算机信息(测控仪表自动化
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7.吴清平.蔡芷荷.张菊梅.周小燕.姚汝华.WUQing-Ping.ChAIZhi-He.ZHANGJu-Mei.ZHOU
Xiao-Yan.YAORu-Hua抗臭氧型微生物培养基研究[期刊论文]-微生物学通报2000,27(1)
8.赵瑞林.宁凡江臭氧与次氯酸钠对饮用水消毒效果的比较[期刊论文]-环境与健康杂志
2000,17(5)
9.谈智.吉钟山.徐燕.TanZhi.JiZhongshan.XuYan臭氧对水中微生物的杀灭效果及其影响因
素[期刊论文]-中国消毒学杂志1999,16(3)
10.蔡静.王亚静.张时秋.CaiJing.WangYajing.ZhangShiqiuO3消毒机与紫外线消毒比较[期
刊论文]-湖北医科大学学报1999,20(3)
引证文献(6条)
1.孙永运,万志国,陈东变压吸附制氧（VPSA）在臭氧脱硫脱硝技术应用[期刊论文]-山东化工
2015(08)
2.白敏冬,张芝涛,周晓见,沈丽,白希尧气体电离放电产生臭氧等离子体的理论研究[期刊论文]-
大连海事大学学报2001(03)
3.白希尧,张芝涛,白敏菂,沈丽臭氧产生方法及其应用[期刊论文]-自然杂志2000(06)
4.谭桂霞,陈烨璞关于臭氧研究的进展[期刊论文]-上海大学学报（自然科学版）2004(05)
5.拾亚男电场强化臭氧传质的试验研究[学位论文]硕士2010
6.宋春莲微流注放电玉米秸秆水解制备糖类化合物[学位论文]博士2010
引用本文格式：张芝涛.白敏冬.韩慧.初庆东.ZHANGZhi-tao.BAIMin-dong.HANhui.CHUQing-
dong制取高浓度臭氧水方法[期刊论文]-大连海事大学学报2000(1)
|
|
