фотохімічний спосіб і синтез у високочастотному електричному полі. У практичній діяльності найбільш часто синтез озону здійснюють в бар'єрному розряді [9].
Генератор бар'єрного розряду, як правило, складається з двох електродів і пластини діелектрика, частіше скла, поміщеного між ними. По зазору між електродами продувається потік повітря або кисню. На електроди подається змінний електричний струм високої напруги (6 - 15 кВ).
При проходженні через зону розряду молекули кисню частково дисоціюють за схемами наступних реакцій:
О 2 +? ? 2О +?;
О + О 2? О 3 * + М? О 3 + М;
О + О 3? 2О 2;
О + О + М? О 2 + М,
де М - будь-яка третя частка, якою передається надлишкова енергія системи. У повітряному середовищі це найчастіше молекула азоту. Утворився атомарний кисень реагує з молекулою кисню, утворюючи озон; у разі присутності в системі досить великих кількостей озону він може реагувати з атомами кисню, перетворюючись на молекули кисню. Конкуренція цих двох реакцій обмежує можливість збільшення концентрації озону в повітряному потоці понад 5 - 7 об'ємно. %.
Промисловий випуск електророзрядних генераторів озону здійснюється вже близько 100 років. Найбільш поширені генератори трубчастого типу, за зовнішнім виглядом нагадують теплообмінник, що містить 200 - 300 труб діаметром 45 мм висотою 1200 - 1500 мм, в кожну з них поміщена скляна трубка, на внутрішню поверхню якої нанесений шар міді або алюмінію. Також широко використовують плоскі озонатори.
На утворення 1 кг озону в більшості генераторів затрачається 16 - 18 квт · ч при отриманні озону з кисню і 32 - 36 квт · ч з повітря. Є повідомлення про те, що створені конструкції озонаторів, де витрата електроенергії знижено до 8 - 9 квт · ч на 1 кг озону [10, 11]. Цей показник має вирішальне значення для визначення областей використання озону в хімічній технології. Мінімальні витрати електроенергії (3,3 квт · ч на 1 кілограм озону) були досягнуті при охолодженні до - 183? С, однак настільки глибоке охолодження навряд чи виявиться економічним [12].
Зі співвідношення О 3? 3/2 · Про 2 + 24 ккал можна підрахувати, що мінімально можливу кількість енергії на утворення озону становить 0,565 квт · ч/кг [13]. Сучасні методи синтезу та апаратура мають поки ККД 10 - 15%, і тенденція до істотного?? лучшенію протягом останніх років не спостерігається. Однак цінні властивості озону як хімічного реагенту вимагають його виробництва у великих масштабах. Є промислові установки, що виробляють по 200 - 500 кг озону на годину. Зазвичай вони складаються з окремих генераторів, з'єднаних паралельно.
Для досягнення кращих результатів перед синтезом необхідна попередня очистка кисню або повітря від домішок. Згідно [14] випливає, що H 2 О і H 2 можуть надавати помітний негативний дію, знижуючи вихід озону, будучи додані в малих кількостях. Це змушує вдаватися до осушування кисню і повітря до точки роси - 45 ° С і нижче. У той же час азот, аргон, N 2, СО та ін. Можуть бути присутніми в помітних кількостях, не погіршуючи, а в ряді випадків навіть підвищуючи вихід озону на 1 квт · ч. Останнє пояснюється участю цих сполук в проміжних реакціях (приміром, у передачі енергії збудження Про 3 * + М? О 3) з більшою ефективністю, ніж кисень.
Одночасно з утворенням озону в генераторі відбувається і його часткове руйнування. Тому збільшення швидкості подачі газової суміші за інших рівних умов збільшує вихід озону, одночасно знижуючи його концентрацію в суміші. У той же час зазвичай прагнуть використовувати в синтезах озон якомога більш високої концентрації, щоб зменшити габарити апаратури і винесення реагуючих речовин і розчинників. Економіка процесу зазвичай визначається оптимальними співвідношеннями витрат на обидві стадії.
Дещо інші вимоги, у порівнянні з промисловими генераторами озону, пред'являються до лабораторних генераторам озону. ККД генератора в цьому випадку вже не грає помітної ролі, на перший план виступають простота обслуговування, компактність і портативність, стабільність характеристик. Поки не створена конструкція озонатора, відповідальна всьому комплексу вимог, що пред'являються до генератора озону. В останні роки є тенденція відмови від традиційних трубок Бертло і створення металевих генераторів з одним діелектричним бар'єром [9, 10, 15].
При дослідженні механізму хімічних реакцій за участю озону і особливо кінетики цих реакцій зручніше працювати з малими концентраціями озону. При цьому особливі вимоги пред'являються до підтримання стабільної концентрації озону в газовому потоці протягом тривалого часу. Залежність концентрації озону від напруги на електродах в області низьких конце...
