获得方法

利用高压电离(或化学、光化学反应)，使空气中的部分氧气分解聚合为臭氧，是氧的同素异形转变过程;亦可利用电解水法获得。臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存 ，一般只能利用臭氧发生器现场生产，随产随用。 臭氧发生器的分类 按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种：一是高压放电式，二是紫外线照射式，三是电解式。

臭氧发生器工作原理 按臭氧产生的方式划分，臭氧发生器主要有三种：高压放电式、紫外线照射式、电解式。

1、按发生器的高压电频率划分，有工频（50-60Hz）、中频（400-1000Hz）和高频（>1000Hz）三种。工频发生器由于体积大、功耗高等缺点，已基本退出市场。中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点，是最常用的产品。

2、按使用的气体原料划分，有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。空气型通常是使用洁净干燥的压缩空气作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的，而空气中氧气的含量只有21%，所以空气型发生器产生的臭氧浓度相对较低，而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上，所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。

3、按冷却方式划分，有水冷型和风冷型。臭氧发生器工作时会产生大量的热能，需要冷却，否则臭氧会因高温而边产生边分解。水冷型发生器冷却效果好，工作稳定，臭氧无衰减，并能长时间连续工作，但结构复杂，成本稍高。风冷型冷却效果不够理想，臭氧衰减明显。总体性能稳定的高性能臭氧发生器通常都是水冷式的。风冷一般只用于臭氧产量较小的中低档臭氧发生器。在选用发生器时，应尽量选用水冷型的。

4、按介电材料划分，常见的有石英管（玻璃的一种）、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。使用各类介电材料制造的臭氧发生器市场上均有销售，其性能各有不同，玻璃介电体成本低性能稳是人工制造臭氧使用最早的材料之一，但机械强度差。陶瓷和玻璃类似但陶瓷不宜加工特别在大型臭氧机中使用受到限制。搪瓷是一种新型介电材料，介质和电极于一体机械强度高、可精密加工精度较高，在大中型臭氧发生器中广泛使用，但制造成本较高。

5、按臭氧发生器结构划分，介质阻挡放电式（DBD）和开放式两种。

6、按臭氧发生器放电室结构划分，管式和板式两种。

通电

其反应的化学方程式为3O₂====2O₃

1放电式臭氧发生器

为了改善放电状况、提高放电效率,人们研究了如线状、刷状、螺线状、网状、水不同形式的电极。且放电形式局限于无声、脉冲流注、电晕、沿面、无声-沿面混合及辉光放电等形式  。

无声放电(即介质阻挡放电)的电介质是无声放电臭氧发生器的重要组成,其作用为强化气隙的电场强度以利于产生放电;防止气隙击穿,同时减小功率消耗;使气隙的电场均匀,扩大放电区域,利于臭氧的产生。一般而言,电介质的介电系数越高,导热性能越好越利于产生臭氧。臭氧发生器所用的电介质主要有石英玻璃、陶瓷、搪瓷、有机材料等多种类型  。

1)陶瓷、搪瓷a)高纯度的氧化铝陶瓷熔点高、机械强度大、击穿电压高、耐化学腐蚀能力强、热导率较高。近年来,电介质层材料及加工工艺成为介质阻挡强电离放电的关键技术,用等离子体喷涂或贴冶方法,在400～1600cm2的放电极和接地极表面上形成密实的α型Al2O3材料的极薄的电介质层,具有高强度、高密度、高绝缘度、高介电常数、高均匀度、低矫曲度和低损耗等特点。采用该技术可达到的相关参数为:临界击穿电场强度E≥400kV/cm;相对介电常数ε≥10;体积电阻率ρ≥1015Ψcm;介电损耗tanδ<3.9×10-4;体积密度n≥3.8g/cm3;导热率λ≥21W/(Km);热膨胀系数(6.5～7.5)×10-6mm/°C;表面粗糙度0.25～0.5μm;吸水率趋于0;介质厚度0.1mm;电介质最大面积<1600cm2  。

刘维良等人为提高陶瓷基板材料的ε,降低材料的tanδ和使材料有较高的热导率研究了不同掺杂方法[7],制备的样品参数为密度n=3.97g/cm3,ε=12.98,tanδ=2.00×10-4,λ=23.0W/mk。岳朝松等人为试验不同的电介质对臭氧产生的影响,分别选取石英玻璃(ε=4.2)、镁橄榄石(ε=9)、α-Al2O3(ε=8.3)、ZrO2瓷(ε=12.0)、SiC瓷(ε=40.1)5种材料作为电介质,电介质厚度0.3mm,电源频率10kHz,电压峰值9.4kV,分别测量臭氧发生器出口处臭氧的浓度,最终选择0.25～0.4mm的α-Al2O3为电介质,单电极产生臭氧的质量浓度达12～13g/m3。  鲍慈光等研究的(Sr,Ca)TiO3陶瓷材料和Sr-TiO3基掺杂陶瓷材料基料为67%的SrTiO3和29%的CaTiO3,掺杂料为BaTiO3、CaSiTiO3、TiO2、ZnO、Bi2O3,所得样品性能较理想,其ε=88,U=10kV,tanδ=75.1×10-4,ρ=0.84GΨm。 

b)搪瓷制造工艺简单、电气强度高、介电常数较大、耐腐蚀能力较强。清华大学采用搪瓷材料作为介电体,制作了不同尺寸的单管搪瓷介电体臭氧发生器,同玻璃介电体的臭氧发生器对比试验。结果显示,搪瓷材料的ε比玻璃高近1倍,用于臭氧发生器中将有较高的臭氧产量。SeminMA用硅酸盐电绝缘搪瓷为介电体。 

2)双介质组合材料(云母)

赵纯等人采用一种使用铁电球/云母片双介质的间隙结构,有一对平板电极和一个双介质层构成。0.1mm厚的云母片放在下侧电极上,中部留有直径10mm圆洞1mm厚聚四氟乙烯绝缘板放在云母片上,直径1.0～3.0mm的铁电球FEB放置在板中央的圆洞中,εr=660的铁电球和电源频率f≥4kHz是产生臭氧的最优条件。 

Uchida,Takeji等也发明专利用多于两层压成薄片的云母片覆盖在放电电极上作为接触表面,可延长臭氧发生器在高度潮湿条件下的寿命。3)有机高分子材料王飞等人用有机高分子材料作为介电体,介电管内径69mm,壁厚1.2mm,该材料为性能优良的工程塑料,能在145°C下连续使用,具有优异的电绝缘、延伸、尺寸稳定、耐化学腐蚀、自熄、阻燃、自重轻、易增强、无毒、卫生、能着色等特性。 

3)有机高分子材料

王飞等人用有机高分子材料作为介电体,介电管内径69mm,壁厚1.2mm,该材料为性能优良的工程塑料,能在145°C下连续使用,具有优异的电绝缘、延伸、尺寸稳定、耐化学腐蚀、自熄、阻燃、自重轻、易增强、无毒、卫生、能着色等特性。 

4)玻璃

近年来随玻璃材料和烧结技术不断进步,国外很多臭氧发生器采用玻璃作为电介质。

Takeichi,Hirotoshi等的专利所用的电介质是苏打玻璃,其Bi、Zn、Pb氧化物的质量分数分别为(10～90)%、(10～90)%、(0～40)%。还有线性膨胀系数与之相当的另一材料,其Bi、Zn、B、Si氧化物的质量分数分别为(20～30)%、(30～40)%、(15～25)%、(0～10)%。Murata,Takaty等又把这一薄层电介质用树脂浸透处理效果也较好。 

由于电极材料、电解液与电解机理方面的大量研究工作,电解法臭氧发生技术进展很大。近期发展的SPE(固态聚合物电解质)电极与金属氧化催化技术,使用纯水得到φ(O3)>14%的高浓度臭氧,使电解池式臭氧发生器的技术跨越了一大步。

Shiue,Lin-Ren等人的臭氧发生器电解池专利中用钛电极板外表面覆盖铂层作为阴极,β-PbO2覆盖的电极板作为阳极,电池与超大电容器一起作为直流电源,电极上不需覆盖其它薄膜,电解液用中性的盐如NaCl来促进臭氧气体的产生。周元全等人认为:可用石墨、玻璃碳、氟化碳、金属铅、铅合金或二氧化铅等充当阳极。他们选用铁基二氧化铅作阳极,阴极是不锈钢析氢阴极或氧还原阴极。氧还原阴极选用防水型气体扩散电极,由聚四氟乙烯、活性炭、还原催化剂、乙炔黑与镍网或镀银铜网等复合组成。所用的中间隔板可是微孔陶瓷、微孔聚氯乙烯、微孔聚四氟乙烯。此臭氧发生器设备小而轻、结构简单、无噪声,产物中无有害的氮氧化物,有广阔的应用前景。

Yamada,Yasuhiro等发明了一种便携式臭氧发生器,其中有多个短波紫外灯,空气的紫外照射区是一个长尺寸空间。空气路径宽50～100mm,由于多个紫外灯使空间空气的照射长度叠加,利于产生更多的臭氧气体。

Jodzis,Slawomir研究的一种特殊的臭氧合成装置。用金属-石英臭氧发生器作为放电反应器,同时用短波紫外线将O2转化为O3,臭氧的产生与温度、波长以及放电间隙的催化能力有关,在0°C时,金属电极与紫外辐射复合,催化间隙很小的情况下,臭氧产量增加,但波长增加会使产量降低。

产品标准

臭氧发生器应严格按照以下标准设计制造：

《水处理用臭氧发生器》CJ/T322-2010中华人民共和国城镇建设行业标准，替代《臭氧发生器》CJ/T 3028.1-1994和CJ/T 3028.2-1994《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量》

《环境保护产品技术要求 臭氧发生器》HJ/T 264-2006 环境保护总局

工程标准

《生活饮用水卫生标准》GB 5749-2006

《环境空气质量标准》GB 3095-2012

《建筑给水排水设计规范》GB 50015-2003

《二次供水设施卫生规范》 GB 17051-1997

《建筑给水排水及采暖工程施工质量验收规范》GB 50242-2002

中华人民共和国卫生部《消毒技术规范》

《食品、药品生产质量管理规范》GB 19303-2010

《食品、药品卫生微生物学检验　菌落总数测定》GB4789

药品《GMP验证指南》《药品生产验证指南》

GB/T4064 电气设备安全设计导则

GB5083 生产设备安全卫生设计总则

GB/T13384 机电产品包装通用技术条件

GB997 环境空气 氮氧化物的测定

GB/T13384 机电产品包装通用技术条件

1、将设备安装在干燥宽敞的地方，以便于散热和维护；

2、确保电、气、水进出气管线连接正确；

3、使用的线路的容量是符合要求的，以确保消除火灾隐患；

4、高压危险，不要用水冲洗设备。

5、不能置于变电所附近。

6、远离高压线。

7、地面不宜潮湿

8、设备距四周应有一定的空间（≥300mm)

有个国家标准；中华人民共和国环境保护行业标准HJ/T264－2006臭氧发生器可以参考

1、臭氧发生器安装人员必须要经过技术培训才能开机维修；

2、使用臭氧机杀菌时，严禁工作人员在浓度较高的臭氧环境中上班和工作；

3、切记设备保养或维修时 处理电源断掉和把臭氧泄气的状态下进行，能够很好的确保人员安全维修；

4、如有异常，请立即断电或者通知专业的人员进行检修。

5、合格的专用接地线，安全可靠的接地，禁止安装在氨气易泄露或有发生爆炸危险的危险区

6、对工艺流程臭氧发生器的应用方法操作人员应知晓，并且能熟练的操作此消毒设备。

7、如发生臭氧泄漏的情况需要第一时间关闭臭氧发生器，并开启通风设备进行通风处理后，即时退出臭氧发生器使用空间，等空间残余臭氧降至安全范围再进入

臭氧发生器应用于水处理工程等场合时，有很多因素可能影响发生器的效率及其可靠性，因此在设计臭氧发生器应用系统时必须注意下列问题：

⑴发生器原料气体绝对不得含烃类、腐蚀性气体和任何其他能在氧/臭氧/电晕环境内发生反应，从而对设备安全造成危害或损坏的物质。

众所周知，爆炸的三要素是燃料、氧化剂和火种，而臭氧发生器的电晕环境中已存在两项，即氧化剂和火种。因此必须防止在原料气体中含有烃类燃料物质；如果有可能存在烃类物质，必须安装烃类分析仪，以便当烃类浓度接近爆炸下限（LEl）的25%时切断电源。

碳氟化合物，如特氟隆或冷却剂都可在电晕中分解形成氟，后者能侵蚀玻璃介电材料，可加速介电体损坏。围绕在电晕室外面的循环冷却流体有可能通过密封泄漏并进入电晕空间，结果在介电体表面形成一层漆类，涂层。当发生这种情况时，由于这种涂层降低臭氧生产的效率，介电体必须定期予以清洗。

另外，原料气还应滤除5μm左右的颗粒，以防止小的干燥剂粉末或其他微粒进入发生器电晕区。以免影响电晕效率。

⑵供气压力不能无控制地改变，由于气压影响电晕功率诱导和跨越介电体所加电压，大范围压力变化会使发生器运行不可靠。超出电晕功率范围可造成熔断器或自动断电器断开。超出外加电压峰值还能造成介电体过早失效。

⑶臭氧发生器系统设计时，必须能防止大量水进入到发生器内。

水封供气压缩机用的浮阀或空气干燥器上的凝结水阀阻塞卡住，都会造成发生器电晕室内灌水。电晕室内大量进水可导致电晕集中、高电流密度和局部电介体发热，造成介电体过早失效。即使检测装置在水进入电晕室之前切断电晕电源，水中所含杂质也会沉积在元件表面上，这些杂质必须在继续运行之前予以清除。运行故障或操作错误都能迫使处理出水从臭氧接触池到流至发生器内，至少会造成电晕元件污染或者介电体损坏。此外，系统设计和操作规程必须阻止易燃的腐蚀性气体及从臭氧接触池回流的水蒸气进入发生器内。

⑷冷却水的水质要好，防止结垢，以免影响发生器的散热效果。

二对水冷发生器采说，为使传热表面的结垢最少，冷却水的水质十分重要。结垢会使传热效率降低，从而减少臭氧产量，增加维护费用。在技术上自来水是被优先选择的冷却剂，不过，对大型工业用发生器所需要的耗水量来说，使用自来水经济上毫无吸引力，也许只有发生系统用在水处理厂的情况除外。与自来水水质相反，一般处理后的污水作为冷却水，效果不是很好，因为它容易导致结垢。如果高质量的水或其他流体用在密封的十次冷却回路中，末级热交换器又是专门设计得最少结垢；且便于清洗，而且污水出水还可以作为末级散热使用。为了水费和设备维护费之间的最佳平衡，系统设计时多数采用冷却塔水或热交换器优质饮用水（无悬浮固体、氯化物<5mg/L）。

⑸对于气冷却发生器来说，冷却空气必须无潮气、杂质、腐蚀性、气溶胶、油质或导电物质以及可见粉尘。正常情况下，除非处在一个极度多尘的工业大气环境内，空气多半是不需要过滤处理的。

臭氧发生器以手提式的为主，适合家用或者一些酒店旅馆使用，既方便也使用，价格方面比大型的臭氧发生器还要便宜，大部分人可以接受。

我们以创环臭氧的手提式臭氧发生器为例，其应用和功能如下：

应用

功能

杀菌：可迅速杀灭各种细菌、病毒，且无二次污染

解毒：有效去除食物中的残余农药

除臭：去除霉味、烟味、油烟味、水渍、垃圾等各种臭味

增氧：提高空气和水中的含氧量

保健：净化空气，促进人体新陈代谢

保鲜：水果、蔬菜禽蛋的保鲜等

工作原理

臭氧发生器应用先进的物理制氧原理，通过制氧塔的变压吸附作用，在常温常压下直接将空气中的氧和氮分离，取得高纯度的氧气；然后采用电晕放电法获取臭氧，在常压下使含氧气体在交变高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧；通过气液混合系统进行水和臭氧的混合后，得到一定浓度的臭氧水。

适用范围

学校、部队、机关、工厂等公共食堂对蔬菜、水果、肉类等杀菌消毒、减少农药残留。饮用水厂、食品厂、药厂、化妆品厂、水产养殖场、污水处理厂及泳池、库房、小区供水等用臭氧水杀菌消毒．

主要用途

蔬菜、水果、肉类食品杀菌、消毒，减少农药残留；

对矿泉水、纯净水、医用水、自来水杀菌消毒和保鲜处理；

对养殖用水杀菌消毒，防治水产类疾病；

对污水杀菌、脱色；泳池水消毒净化；

包装物消毒，环境消毒，空气净化，化工合成，材料改性等。

设备特点

工艺流程

得到臭氧消毒水的工艺流程如下：

空 气 → 制氧系统 → 臭氧发生系统

↓

水 源 → 气液混合系统 → 臭氧水

120kg/h大型臭氧发生器及其系列产品可广泛应用于市政饮用水处理、污水处理、工业废水处理、烟气脱硝、纸浆漂白、精细化工氧化等领域，是国家“十二五”以及未来在饮用水安全、环境保护和节能减排等方面“转方式，调结构”的重要发展方向，也是我国面向环保工程应用并可替代进口的重大技术装备。