Способ получения озона

 

Изобретение может быть использовано в промышленном синтезе органических соединений, очистке питьевой воды и сточных вод, для анализа органических соединений и оксидов азота. В озонатор подают кислород или азотокислородную смесь с добавкой 0,001 - 0,1 об.% NH₃. Создают коронный разряд подачей одновременно постоянного и импульсного напряжения. Частота импульсов f = 2 - 100 Гц. Выход озона 0,015 - 0,30 об.%, снижение энергозатрат при экологически безвредном процессе. 1 табл.

Изобретение относится к способу производства озона. Озон является эффективным окислителем, широко применяемым в различных областях народного хозяйства, в частности в промышленном синтезе органических соединений, при очистке питьевой воды и промышленных стоков, в качестве реагента при анализе ненасыщенных органических соединений и окислов азота.

В настоящее время для промышленного способа получения озона широко используются проточные электроразрядные озонаторы, в которых поток кислорода или кислород-азотных смесей подвергается воздействию различных типов электрического разряда. При этом вследствие различных типов химических реакций из молекул O₂ образуются молекулы озона (O₃).

Из данного источника известно, что выход озона определяется главным образом вводимой в озонатор мощностью.

Основным недостатком известного способа получения озона является то, что повышение выхода озона неизбежно связано с увеличением энергозатрат.

Известен также способ получения озона в электрическом озонаторе, включающий введение в поток входного газа фторсодержащих добавок, таких как трифторуксусная кислота, шестифтористая сера, ангидрид трифторуксусной кислоты и др. Введение таких добавок в поток азотокислородной смеси при скорости потока 0,3 л/мин повышает при тех же энергозатратах на 80% выход озона по сравнению с чистым без добавок потоком.

Недостатком приведенного способа является использование в качестве добавок фторсодержащих соединений, которые под действием электрического разряда в озонаторе разлагаются, образуются экологически вредные соединения, такие как COF₂ (аналог ОВ фосгена), HF, F₂ и др.

Целью изобретения является повышение выхода озона в озонаторе без добавочных энергозатрат при экологически безвредном процессе.

Поставленная цель достигается тем, что в способе получения озона в электрическом озонаторе, включающем введение добавок в поток кислорода или азотокислородных смесей, в качестве добавок используют аммиак (NH₃). В процессе производства озона аммиак вследствие химических реакций полностью переходит в экологически безвредный твердый продукт - нитрат аммония, который может быть отфильтрован стандартными методами. Более того, получаемый нитрат аммония может использоваться в качестве товарного продукта - удобрения. Таким образом, предлагаемый способ не только приводит к экологически безопасному увеличению выхода озона, но и позволяет одновременно производить полезный продукт.

Изобретение иллюстрируется следующим примером.

Получение озона осуществляется в воздухе в коаксиальном озонаторе с реакторной камерой диаметром 70 мм и длиной 300 мм. В качестве коронирующего электрода использовалась нить из нержавеющей стали диаметром 1 мм. Корона создавалась за счет подачи на нить одновременно постоянного и импульсного напряжения. Значение постоянного напряжения U_пост = 22 кВ, амплитуда импульса U_имп = 60 кВ, длительность фронта импульса составляла 150 нс, длительность импульса 250 нс, частота следования импульсов (f) менялась в пределах f = 2 - 100 Гц. Расход указанной смеси через озонатор составлял V = 0,3 л/мин, количество добавляемого аммиака находилось в пределах K = 0,001 - 0,15 об.%. Результаты опытов приведены в таблице.

Из приведенного примера следует, что добавка аммиака приводит к двухкратному увеличению выхода озона, причем каждой частоте следования импульсов соответствует вполне определенная концентрация аммиака, при которой выход озона максимален.

Следует отметить, что, как показывает анализ, при максимальных выходах озона на выходе озонатора отсутствуют даже следы аммиака.

Формула изобретения

Способ получения озона, включающий введение добавки в поток кислорода или азотокислородной смеси и воздействие коронного разряда на указанную смесь, отличающийся тем, что в качестве добавки используют аммиак в количестве 0,001 - 0,1 об.%.

РИСУНКИ

Рисунок 1