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1、电晕(空气法)高压放电法
电晕放电法产出臭氧的原理是两个平行的高压电极之间平行放置一个介电体(通常采用硬质玻璃或陶瓷作介电体也有用不锈钢),并保持一定的放电间隙,当在两极间通入高压交流电时,在放电间隙,形成均匀的蓝紫色电晕放电,空气或氧气通过放电间隙,氧分子受到电子的激发获得能量,并相互方式弹性碰撞,聚合成臭氧分子。电晕法在电晕空气里面的氧气产生臭氧的同时,也电晕了空气里的氮气和其他惰性气体并产生大量毒性很强的高致癌物氮氧化物(NOx)
2、低压水解法
低压水解法产出臭氧的原理是采用低压直流导通固态膜电极的正负两极点解去离子水,水在特殊的阳极溶液界面上以质子交换的形式被分离为氢氧分子,氢从阴极溶液界面上直接被排放,氧分子在阳极界面上因高密度电流产生的电子激发而获得能量,并聚合成臭氧。低压水解法提取臭氧是科学界最领先的臭氧制取科技,制取臭氧的同时副产物为氧气和氢,不含氮氧化物(NOx)和其他有害物质。
一、主要两种方法的区别
低压水解法臭氧发生器是以纯水为原料,是以固态的贵金属聚合物为电解质,结合阳离子交换模式,通过低压电解的方式获得臭氧,不需要任何辅助材料和添加剂,产出的臭氧浓度高达20%以上,产出的臭氧气体伴随物为氧,没有任何二次污染。
而传统的高压放电电晕法臭氧发生器,以空气或氧气为原料,需要经过多到预处理。并通过1500V左右的高频高压放电场才能获得臭氧,产出的臭氧浓度最高不大于6%,产出的臭氧伴随物为氮、氧、氮氧化合物和其他杂质,氮氧化合物中的二氧化氮为不分解的有毒致癌物质。
三、臭氧消毒与传统消毒方式的比较
传统的灭菌方法主要有三种:一是紫外线灭菌,二是试剂灭菌,三是加热灭菌。
紫外线以光波辐射作用杀菌:主要问题在于:他穿透能力小,在紫外线照射不到的地方,没有消毒效果;其杀菌能力随着使用时间的增加而减小,而且灯管寿命短,更换过于频繁,运行费用高。
化学试剂灭菌:药味大,不能自然排出,需要空调长时间置换新风,从而增加了能耗。同时也存在二次污染的问题,剩余的药物直接排入大气,造成对周围环境的污染。如甲醛熏蒸,操作麻烦,熏蒸时间长,二次污染物严重,对人体有一定的危害。
加热灭菌包括干热和湿热:其缺点是温度高,能耗大,有的物品如原材料,仪器仪表,塑料制品等就不宜加热。
以上方法灭菌方法的弊端是客观存在的,臭氧能在很多方面弥补上述方法的缺点,这为臭氧灭菌进入诸多行业开辟了通道。
附表:电氧化法与空气(氧气)高压放电式的各项指标及比较
低压水解法 |
电晕放电法 |
|
原料 |
去离子水(制备工艺简单) |
空气、氧气(制备工艺复杂:需经压缩机冷冻除湿、吸附干燥) 空气为原料,空气中的氧含量低,获得O3浓度低 纯氧为原料,可以提高O3浓度,但成本高昂 |
压力 |
O3生成后会自动从水里解析出来,根据用途,可常压也可升压 |
空气、氧气必须加压并强制通过放电室,否则会损坏电器件(压力一般在0.4-15kg、cm2) |
对室内空气的影响 |
水在特制膜电极阳极一侧失去电子氧化成O3,副产物为O2,无任何杂质气体,在消毒后的副产物也是O2,不产生任何有害物质,同时增加了室内含氧量 |
以空气为原料,空气中78%左右的氮,在高频高压电离中生成O3,同时产生对人体和环境有害的氮氧化物(NOx)污染物,在室内消毒使用反而会造成氧含量降低及污染空气 |
浓度 |
O3浓度高达20% |
O3浓度均不超过2%(空气原料)与4%(纯氧原料);进口设备浓度可达7% |
电源 |
低压直流,单个发生器工作电压小于5V,电路简单、安全 |
高频高压、低温等离子放电器,采用千万伏高压电放电技术,电路复杂,安全性差 |
噪音与干扰 |
无噪音,无电磁波及其它任何干扰 |
高压脉冲会产生放电噪音,高频放电会产生较强电磁波干扰,对周围的电器设备及仪器、医疗设备造成损坏 |
电极工作寿命及环境 |
发生器核心部件为膜电极,在纯水工作中属于非消耗型,电极不受湿度影响,可24小时运行,膜电极运行可达14000小时 |
高压放电属消耗型电极,放电状态受空气质量及湿度与温度的影响,O3发生不稳定,不能长时间运行,开机2小时需要停机,(发热时O3含量大大减少),国产放电管使用寿命较短,进口低温等离子体放电管寿命科大于1500小时 |
水解笔是根据光敏水解原理,充分利用光,温度,大气湿度等自然条件使墨水逐渐完全消失。以去离子水为主要原料的低气味环保墨水,是天然的无毒无残留的科技产品。
聚醋酸乙烯酯乳液(PVAc),又称为聚醋酸乙烯乳液,俗称白乳胶。是一种白色粘稠液体,具有配置简单使用方便,固化速度快,初粘力好,较高的粘结强度等优点。Vac乳液聚合最常用的方法是化学法,以水为分散介质...
污水处理工程中的臭氧技术
臭氧技术已经广泛用于饮用水消毒,近年来臭氧在污水和再生水处理中的研究及应用也开始崭露头角。介绍臭氧的基本性质,氧化、消毒的机理,以及消毒效果的影响因素,为污水、再生水处理中臭氧的应用提供参考。
工业给排水相关知识:臭氧技术在泳池水处理中的使用
工业给排水相关知识:臭氧技术在泳池水处理中的使用 由于臭氧的氧化作用极强,能以比氯高出百倍的反应速度分解 有机物, 可有效防止氯与尿素化合成氯胺, 同时又能氧化 THM的前驱 物,而使 THM大大降低。 臭氧分解后在水中形成的羟基能够使多价金 属离子水解成胶体化合物, 通过砂滤器而被过滤掉, 不仅使水的感观
双水解反应(The double hydrolysis reaction)是指弱酸阴离子和弱碱阳离子相互促进水解,如Al3 和HCO3-,直至完全的反应。但是实际上铝离子与碳酸氢根并不一定发生完全双水解,只要稍加控制反应条件,铝离子与碳酸氢根就可以发生反应形成碱式碳酸铝盐。双水解反应发生的条件之一是水解产物是容易脱离反应体系的溶解度非常小物质,如Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等极难溶的气体。当然,若互相促进水解程度非常大水解反应也可以认为完全进行。
典型的水解有五种类型 。
①卤化物的水解
通常用氢氧化钠水溶液作水解剂,反应通式如下:
R-X NaOH─→R-OH NaX
Ar-X 2NaOH─→Ar-ONa NaX H2O
式中R、Ar、X分别表示烷基、芳基、卤素。脂链上的卤素一般比较活泼,可在较温和的条件下水解,如从氯苄制苯甲醇;芳环上的卤素被邻位或对位硝基活化时,水解较易进行,如从对硝基氯苯制对硝基酚钠。
②芳磺酸盐的水解
通常不易进行,须先经碱熔,即以熔融的氢氧化钠在高温下与芳磺酸钠作用生成酚钠,后者可通过加酸水解生成酚。如萘-2-磺酸钠在300~340℃常压碱熔后水解而得2-萘酚。某些芳磺酸盐还需用氢氧化钠和氢氧化钾的混合碱作为碱熔的反应剂。芳磺酸盐较活泼时可用氢氧化钠水溶液在较低温度下进行碱熔。
③胺的水解
脂胺和芳胺一般不易水解。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮盐,再加热使重氮盐水解。反应通式如下:
Ar-NH2 NaNO2 2H2SO4─→Ar-N2HSO4 NaHSO4 2H2O
Ar-N2HSO4 H2O─→ArOH H2SO4 N2
如从邻氨基苯甲醚制邻羟基苯甲醚(愈创木酚)。芳环上的氨基直接水解,主要用于制备1-萘酚衍生物,因它们有时不易用其他合成路线制得。根据芳伯胺的结构可用加碱水解、加酸水解或亚硫酸氢钠水溶液水解。如从1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亚硫酸氢钠水解。
④酯的水解
油脂经加碱水解可得高碳脂肪酸钠(肥皂)和甘油;制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烃与浓硫酸作用所得烷基硫酸酯,经加酸水解可得低碳醇。
⑤蛋白质的水解
蛋白质在酶的作用下,水解位点特定,用于一级结构,分析肽普。蛋白质在酸的作用下,色氨酸破坏,天冬酰胺和谷氨酰胺脱酰胺基。
分四类:
一、强酸强碱盐不发生水解,因为它们电离出来的阴、阳离子不能破坏水的电离平衡,所以呈中性。
二、强酸弱碱盐,我们把弱碱部分叫弱阳,弱碱离子结合从水中电离出来的氢氧根离子,破坏了水的电离平衡,使得水的电离正向移动,结果溶液中的氢离子浓度大于氢氧根离子浓度,使水溶液呈酸性。
三、强碱弱酸盐,我们把弱酸部分叫弱阴,同理弱阴结合从水中电离出来的氢离子,使得溶液中氢氧根离子浓度大于氢离子浓度,使溶液呈碱性。
四、弱酸弱碱盐,弱酸部分结合氢,弱碱部分结合氢氧根,生成两种弱电解质,再比较它们的电离常数Ka、Kb值的大小(而不是水解度的大小),在一温度下,弱电解质的电离常数(又叫电离平衡常数)是一个定值,这一比较就可得出此盐呈什么性了,谁强呈谁性,电离常数是以10为底的负对数,谁负得少谁就大。总之一句话,盐溶液中的阴、阳离子结合着从水中电离出来的氢离子或氢氧根离子能生成弱电解质的反应叫盐类的水解。
自从人类首次行走在地球上,人类遗体通常是埋葬或火化。不过,有一种创新办法正在引起人们的兴趣――用碱液来水解尸体,使其变成褐色的糖浆物,冲入下水道就行了。
此过程叫碱水解,美国16年前就开发出了此技术,主要用于处理动物尸体。通过把一个巨大的像高压锅似的不锈钢筒里的碱液加热到300度,再升压到每平方英寸60磅的压力之下,就可以水解尸体了。到2013年,全世界只有美国医疗中心用它来处理人类尸体 ――全是用于研究的捐赠者的遗体。
由于此办法具有环保优势,一些殡仪馆表示它有一天会胜过埋葬和火化。不过,让公众接受此办法可能面临最大挑战,这会让一些人感到可怕。因为心理变态者和独裁者用酸或碱来折磨或杀害他们的受害人。因此,这一办法的兴起就引起美国社会的很大争论,其中美国有些地方在法律上禁止此办法的应用。
然而,在美国明尼苏达州和新罕布什尔州,碱水解是合法的,有些丧葬承办人正在急切地推销这一办法。据报道,这种水解后的咖啡色液体具有机油一般的稠密度,还带有一股强烈的氨水气味。但支持者表示这是消过毒的,如果操作按要求进行的话,是可以安全进入下水道的。而且,碱水解不会占用埋葬和火化那么多的空间,还能减少火葬场最关心的废物排放问题――包括二氧化碳和水银的排放。
美国佛罗里达大学的二处校址分别从2005年和20世纪90年代中期开始用碱水解来消溶动物尸体。美国生物安全公司负责生产这种钢筒,他们估计大约有40-50家医院用他们的设备来处理医疗废物和动物尸体。使用者包括兽医学院、大学、制药公司和美国政府机构。