Корзина (0)
В корзине пусто!
Образование и гибель озона

Образование и гибель озона

63
0
30 Июля, 2019

Чтобы понять принцип работы схемы озонатора воздуха, нужно знать о том, как образуется и гибнет озон. В этой статье представлено теоретическое рассмотрение образования и гибели озона и анализ кинетики заряженных и нейтральных компонентов. Для этой цели проводились расчеты в рамках нульмерной модели плазмохимической кинетики для порции смеси азота и озона, проходящей через барьерный разряд.

УСЛОВИЯ ИЗУЧЕНИЯ ПЛАЗМОХИМИЧЕСКОЙ КИНЕТИКИ O2/N2

Модель расчетов включает в себя систему уравнений для нейтральных и заряженных компонентов плазмы. Их общее количество – более 41. Общее количество реакций с электронами, которые учитывались в исследованиях – более 80.

В рассматриваемом устройстве увеличения концентрации озона в воздухе (озонаторе) только нижний электрод был водоохлаждаемым, а зазор – очень маленьким, поэтому разница между температурами электродов несущественно отличается от степени нагрева газов. Поэтому температура газа в дальнейшем будет считаться 300 К.

Далее рассмотрим процессы образования и гибели озона в чистом кислороде – те же процессы считаются самым важными и при добавлении азота в кислород).

ПРОЦЕССЫ ВЫРАБОТКИ ОЗОНА

Известно, что основной источник О3 – данная реакция

O + O2 + M O3 + M (M – третье тело) (1)

а отдельные атомы О формируются в результате разделения молекул О2 электронным ударом. Основные реакции для этого

О е    O e 2O( P) e *  и O( P) O( D) e + ⇒ + ⇒ (2)

Почти весь атомарный кислород, выработанный за те наносекунды, в которые плазменный шнур находится на развитой стадии, превращается в озон приблизительно на 10-15 микросекунд. Согласно оценкам, за это время не успевает произойти заметной гетерогенной гибели атомов озона.

Исходя из проведенных расчетов, касающихся образования и гибели озона, доля энергии, поглощенной электронами, составляет более 50%. При этом часть активной мощности может идти и в ионы, а не только в электроны, то есть просто теряться, не принося пользы для образования нужного газа.

КАК ПРОИСХОДИТ ГИБЕЛЬ ОЗОНА

Анализ скоростей реакций показывает, что за газофазную гибель нечетного кислорода отвечает реакция

O + O3 2O2 (k3 = 8 × 10–15 см3 /с). (3)

Гибель легко учесть в уравнении баланса для концентрации О3, но даже при значительном образовании вещества она не столь существенна. Интереснее выглядит гетерогенная гибель молекул на поверхности диэлектрика, находящегося под воздействием потоков активных частиц и радикалов, обуславливающихся возникающими в разных местах плазменными шнурами.

ГЛОБАЛЬНЫЙ БАЛАНС ОБРАЗОВАНИЯ И ГИБЕЛИ ОЗОНА

Известно, зачем нужен озонатор воздуха в промышленных условиях, но в условиях эксперимента его предназначение несколько иное – должна присутствовать максимальная наглядность. Поэтому в процессе исследования использовался специальный экспериментальный вариант, представляющий собой барьерный разряд между дисковыми электродами с диэлектрическим покрытием.

Выяснено, что выработка и распад озона зависят от параметров устройства:

  • поглощаемой активной мощности;
  • разрядного промежутка;
  • расхода и состава газа;
  • вероятности гибели озона в разрядном промежутке и на поверхности диэлектрика.

При усредненных параметрах баланс концентрации озона описывается по формуле

dn/dt = Spl – (Lh + Lg)n (4)

Прежде, чем купить озонатор воздуха, интересно разобраться в процессах возникновения озона – они включают в себя целый комплекс разнообразных газофазных реакций.

63
0
30 Июля, 2019
Ваш комментарий будет первым