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 |