臭氧的物化性质和制备方法

[db:作者] / 2023-01-12 00:00

臭氧

[分子结构]臭氧的分子结构呈三角形，顶角的角度为116.8°。

[物化性质]常温常压下，较低浓度的臭氧是无色气体，当浓度达到15%时，臭氧为淡蓝色气体。密度为2.14g/L(0℃，0.1MPa)，熔点-251℃，沸点-112℃，有特殊臭味。臭氧分子结构不稳定，常温下自行分解为氧气，1%浓度以下臭氧在空气中的半衰期为0.5h左右，高温下分解迅速。在水中比在空气中更容易自行分解，臭氧在不同温度下的水中溶解度见表7-3。具有极强的氧化能力，与其他氧化性物质氧化性对比如下：氟>氢氧根>臭氧>过氧化氢>高锰酸根>二氧化氯>次氯酸>氯气>氧气。

表7-3 臭氧在不同温度下的水中的溶解度

[制备方法]目前产生臭氧的方法大致有电晕放电法、紫外线辐射法和电化学法。电化学法是利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧的方法。紫外线辐射法原理是仿效大气层上空紫外线促使分子分解并聚合成臭氧的方法，即用人工产生的紫外线促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法。电晕放电法是在常压下使大量氧气体在交流高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧的过程，电晕放电法臭氧发生器相对能耗较低，广泛应用于工业。

(1)电晕放电法

电晕放电法产生臭氧的反应过程主要有以下4个步骤：

①高压电场使气体发生电离，产生放电，放电通道中产生一定能量的电子；

②电子的无规则的运动碰撞引起氧分子的电离，分解产生氧原子；

O2+高能量电子→2O+低能量电子

③氧原子和氧分子结合起来产生臭氧，式中M是间隙中的任何其他气体分子；

O+O2+M→O4+M+热

④与此同时，原子氧和电子也同样同臭氧反应形成氧。

O+O4→2O2

O4+e-1→O2+O+e-1

图7-2是一种典型电晕放电元件示意，由充满气体的间隙和一块介电体分开的两块金属板电极组成。在对电极施加高电压，同时含氧气体从放电间隙流过。输入到电晕中的大部分电能，主要以热的形式散失，较小部分转化为光、声、化学等能量。

图7-2典型电晕放电元件

目前大多数臭氧发生器都是根据电晕放电原理制成的，结构大致相同，通过细节上的改进来提高臭氧的产生量。如美国专利7402289提出一种臭氧发生装置，不仅提高了臭氧产生的效率而且减少了副产物NOx的浓度。臭氧发生器的主要装置是由一对低压电极和高压电极组成，电极上附带一种光催化材料(由WO3、CrO2、Fe2O3、TiO2，金属半导体结构，铁电体组成)，前后通入三种气体原料，第一种为99.9%以上的O2，第二种为微量的氧化物气体，如NO2、NO、N2、CO2、CO，浓度小至0.2μL/m4，大至几百微升每升；第三种原料是通过电极放电和光引发使氧化物气体分解产生的气体，如N2O、NO2、CO等，浓度小至几百微升每升，大至50000uL/L。第二种原料和第三种原料可以促进氧气和氧化物气体的分解，从而提高臭氧的产生率。

(2)电化学法

电化学法制备臭氧所需设备相对简易，常用于小型规模的生产。电解装置由阴阳两极和电解质溶液构成，阳极处析出臭氧，阴极处析出氢气。电化学反应式如下。

电解法制备臭氧的过程中，阳极材料首先必须具备较高的析氧过电位以有利于较多臭氧的产生，同时也要具有一定的耐腐蚀性。常用的电极材料主要有Pb、Au、PbO2，戴峻等探讨了探讨了Pb及铅合金电极的电化学性能、耐腐蚀性能和电解产生臭氧的产率，及铅合金电极在不同电流强度下电解产生臭氧的最佳条件。结果表明：掺杂Sn、Ce等金属能提高铅合金电极的析氧电位和臭氧产率，其中以Pb-0.8%、Sn-0.1%、Ca-0.1%、Ce合金电极为阳极，铂电极为阴极，饱和硫酸钾溶液为电解液，pH=1，电流强度为7.5mA时，产生臭氧的最高电流效率达到19%。

百检网就是一家权威的食品检测机构，提供各种检测需求服务，有任何疑问欢迎电联或者在线咨询客服。

上一篇：液态氯的制备及应用

下一篇：臭氧的应用

食品安全检测服务联系电话：13613841283

标签:

食品安全网 ：https://www.food12331.com

上一篇：臭氧的应用

下一篇：返回列表