固體催化臭氧發(fā)生器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于臭氧發(fā)生器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含有固體微納米催化劑的臭氧發(fā)生器。
【背景技術(shù)】
[0002]臭氧具有極強的氧化性和無二次污染等優(yōu)良特性，因此被廣泛應(yīng)用于飲用水消毒、污水處理、廢氣處理等方面，是人類“理想的萬能綠色強氧化藥劑”。然而，臭氧產(chǎn)生過程中能耗過大，產(chǎn)率過低，成本昂貴阻礙了臭氧的大規(guī)模推廣應(yīng)用及臭氧氧化產(chǎn)業(yè)的進一步發(fā)展。目前商用臭氧發(fā)生器主要采用介質(zhì)阻擋放電形式，臭氧產(chǎn)率約為70g/kWh (空氣源)和140 g/kffh (氧氣源)，遠低于理論值1226 g/kWh。近年來，為了提高臭氧產(chǎn)率，國內(nèi)外許多學(xué)者先后對放電形式、電極形式、電介質(zhì)材料、放電電源、放電室結(jié)構(gòu)等都進行了大量的研究，雖然取得了比較大的進步，但如何進一步提高臭氧產(chǎn)率仍亟待解決。
[0003]為進一步提高臭氧產(chǎn)率，一些學(xué)者嘗試探尋合適的氣體催化劑，從氧氣源和空氣源開始到富氧源，再到氣源中添加其它氣體催化劑。系統(tǒng)的文獻調(diào)研發(fā)現(xiàn)，添加氣體主要有以下三種類型:1)不吸附電子的氣體，如惰性氣體和N2;2)吸附電子的含氧氣體，如C02、H20和N0X;3)吸附電子的不含氧氣體，如鹵代甲烷和SF6。然而，縱觀這些氣體催化劑，雖然有部分氣體如SFjg提高臭氧濃度和臭氧產(chǎn)率，但從經(jīng)濟角度出發(fā)，無一有實用價值，令人感到遺憾。不可否認，在傳統(tǒng)的臭氧發(fā)生器過程中，表面反應(yīng)的影響幾乎可以忽略。發(fā)明人從另外一個催化劑角度一一固體催化出發(fā)，將這個被忽視的“可忽略”的表面反應(yīng)途徑充分挖掘，研發(fā)出高效的固體催化臭氧發(fā)生器。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了提高臭氧產(chǎn)率，本發(fā)明提供了一種固體催化臭氧發(fā)生器，該臭氧發(fā)生器能大幅度降低臭氧發(fā)生能耗，提高臭氧產(chǎn)率，且固體微納米催化劑的種類、載體材料和負載形式也多種多樣，可以根據(jù)具體的放電室結(jié)構(gòu)進行選擇。
[0005]本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，它包含電源、流量計、放電室和固體微納米催化材料，電源向放電室供電，并在放電室的進氣管上安裝流量計，放電室內(nèi)設(shè)置固體微納米催化材料。
[0006]所述的固體微納米催化劑可以為Si02微納米顆粒，A1 203微納米顆粒，T1 2微納米顆粒或其它任何可以催化臭氧發(fā)生的非導(dǎo)電固體微納米材料，也可以為多種微納米催化劑的混合物。
[0007]所述的固體微納米催化劑通過加壓浸漬法，沉積法，或其他任何可以使微納米顆粒負載的方法(比如噴涂法、磁控濺射法、激光融覆法等)負載在載體材料表面上，具體負載方法可以根據(jù)具體的情況需要進行選擇。
[0008]所述載體材料可以是電介質(zhì)(比如陶瓷板，玻璃，搪瓷板等)，纖維制品(比如硅纖維布，玻璃纖維等)或其它任何可以作為固體微納米催化劑載體的非導(dǎo)電材料。
[0009]負載了固體微納米催化劑的載體材料(也即固體微納米催化材料)放置在放電空間內(nèi)，可以根據(jù)不同的放電室結(jié)構(gòu)和載體材料選擇不同的放置方式，比如:1)負載了固體微納米催化劑的陶瓷板，可以作為介質(zhì)材料直接緊靠電極，并讓負載面朝向放電空間，從而使微納米顆粒與放電氣體直接接觸從而起催化作用；2)負載了固體微納米催化劑的硅纖維布，則將硅纖維布直接填充在整個放電空間內(nèi)起催化作用。
[0010]放電形式可以是介質(zhì)阻擋放電、脈沖放電、混合放電、電暈放電或其他任何可以用于臭氧發(fā)生的放電形式。
[0011]放電室結(jié)構(gòu)形式可以是圓筒型，平板型或其它任何可以用于臭氧發(fā)生的放電室結(jié)構(gòu)。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于:
1、固體微納米催化劑顯著地提高了表面反應(yīng)，臭氧產(chǎn)率從而得以大幅度提高，臭氧產(chǎn)率能提尚20-30%。
[0013]2、固體微納米催化材料制備和布置靈活，可以根據(jù)不同的需要選擇不同的催化劑材料、載體材料、負載方法和布置方式。
【附圖說明】
[0014]圖1為本發(fā)明實施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖2為本發(fā)明實施例二的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖3為本發(fā)明實施例三的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017]圖4為本發(fā)明實施例四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖5為本發(fā)明的固體微納米催化劑負載在硅纖維布等纖維性材料上的示意圖。
[0019]圖6為本發(fā)明的固體微納米催化劑負載在陶瓷、搪瓷等電介質(zhì)材料上的示意圖。
[0020]在圖中，1、脈沖電源；2、上散熱鋁板；3、橡膠片；4、導(dǎo)電片；5、高壓電極鎳鉑片；6、流量計；7、進氣孔；8、陶瓷介質(zhì)板；9、負載S1jft米顆粒的娃纖維布催化材料；10、接地電極不銹鋼板；11、下散熱鋁板；12、出氣孔；13、中空橡膠墊；14、高頻高壓交流電源；15、高壓電極不銹鋼板；16、搪瓷介質(zhì)板；17、負載在搪瓷介質(zhì)板表面上的A1203納米顆粒催化劑；18、中空橡膠墊；19、流量計；20、進氣孔；21、接地電極不銹鋼板；22、出氣孔；23、脈沖電源；24、負載A1203納米顆粒的硅纖維布催化材料；25、陶瓷介質(zhì)層；26、高壓電極不銹鋼管；27、出氣孔；28、流量計；29、進氣孔；30、接地電極不銹鋼圓筒殼體；31、高頻高壓交流電源；32、負載在搪瓷介質(zhì)層表面上的S1jfi米顆粒催化劑；33、搪瓷介質(zhì)層；34、高壓電極不銹鋼管；35、出氣孔；36、流量計；37、進氣孔；38、接地電極不銹鋼圓筒殼體；39、硅纖維布、玻璃纖維等纖維類材料；40、Si02、A1203等微納米顆粒催化劑；41、陶瓷、搪瓷等電介質(zhì)材料，42、Si02、A1203等微納米顆粒催化劑。
【具體實施方式】
[0021]下面所描述的本發(fā)明的各種實施方式，僅僅是從實施例的角度提出一些可以仿效的實際構(gòu)造，并不用于限定本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及方法，因此，所描述的各種實現(xiàn)方案是允許的而并非強制性的，是展示性的而并非詳盡的。
[0022]實施例一:參見圖1。
[0023]圖1示出了一種平板型Si02納米顆粒催化劑臭氧發(fā)生器，它包含脈沖電源1，流量計6，散熱鋁板2和11，負載S1jfi米顆粒的硅纖維布催化材料9和放電室結(jié)構(gòu)。
[0024]所述的臭氧發(fā)生器，兩塊散熱鋁板分別粘接在放電室的上下兩端，上散熱鋁板2與放電室的橡膠片3粘接，下散熱鋁板11與放電室的接地電極不銹鋼板10粘接，以方便放電室內(nèi)熱量的散發(fā)。
[0025]所述的放電室結(jié)構(gòu)從上到下分別為導(dǎo)電片4，橡膠片3，高壓電極鎳鉑片5，陶瓷介質(zhì)板8，中空橡膠墊13，接地電極不銹鋼板10。導(dǎo)電片4從橡膠片3的中間穿過，其上端與上散熱鋁板2粘接，下端與高壓電極鎳鉑片5粘接，高壓電極鎳鉑片5緊貼在陶瓷介質(zhì)板8上，陶瓷介質(zhì)板8與接地電極不銹鋼板10之間通過一個中空橡膠墊片13粘接形成一個矩形放電空間，接地電極不銹鋼板10上留有進氣孔7和出氣孔12，進氣孔7、放電空間和出氣孔12相通，放電空間內(nèi)填充了負載S1jfi米顆粒的硅纖維布催化材料9。
[0026]所述的脈沖電源1為納秒級脈寬的高壓脈沖電源，其高壓輸出端接在上散熱鋁板2上，通過導(dǎo)電片4與高壓電極鎳鈾片5相連接，接地端則接在接地電極不銹鋼板10上。
[0027]所述的固體微納米催化劑為Si02納米顆粒，其晶型為球形結(jié)構(gòu)，平均粒徑為15nm，純度為99.5%，比表面積高達600m2/g，它是通過加壓浸漬法負載在硅纖維布的表面上而形成負載S1jfi米顆粒的硅纖維布催化材料9，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，負載S1jfi米顆粒的硅纖維布催化材料9直接填充在陶瓷介質(zhì)板8與接地電極不銹鋼板10形成的放電空間內(nèi)，催化材料之間保持一定的間隙從而保證氣體流通，在放電過程中硅