1  Диэлектрические плоскости, 2  провода в пазах, 3  силовые линии,

4  поток разделяемых частиц, 5  частицы с ₁⁽²⁾< ₂, 6  частицы с ₁⁽¹⁾> ₂

Глава 3. Электротехнологии и электротехнологические установки с применением плазмохимических реакций

В настоящее время наибольшее практическое распространение получили электротехнологии, основанные на использовании плазмохимических реакций. К ним относится электросинтез озона, т.е. преобразование молекул кислорода О₂ в молекулы озона О₃. Плазма газового разряда используется для его получения уже около ста лет. Все это время шел непрерывный процесс поиска более рациональной формы газового разряда и условий протекания химических реакций. Поэтому эти реакции на сегодняшний день наиболее исследованы и являются основой для дальнейших разработок.

Более десяти лет ведутся исследования по применению плазмы газового разряда для очистки газовых выбросов тепловых электрических станций от оксидов азота и серы. Созданы пилотные установки, ведутся активные исследования и поиски новых технических решений.

В последние годы начаты работы по применению плазмы импульсного газового разряда для очистки газовых выбросов лакокрасочных, гальванических и пропиточных производств от паров растворителей и компаундов в замен энергоёмких технологий высокотемпературного дожига.

3.1. Генераторы озона и озонные технологии

3.1.1. Физико-химические и биологические свойства озона

Озон  это второе относительно устойчивое соединение (аллотропное) кислорода. В отличие от молекулы кислорода, молекула озона состоит из трех атомов и имеет более длинные связи между атомами кислорода (длина связи в молекуле озона 128 Ǻ, в то время как длина связи в молекуле кислорода 121 Ǻ).

Физические свойства озона. Озон может существовать во всех трех агрегатных состояниях. При нормальных условиях озон  газ голубоватого цвета. Температура кипения озона равна  112С, а температура плавления составляет  192С .

Слово озон в переводе с греческого означает «пахнущий» и это название действительно отражает одну из особенностей озона, т.к. его характерный запах проявляется уже при концентрациях 10^710^8 .

Благодаря своей химической активности озон имеет очень низкую предельно-допустимую концентрацию в воздухе (соизмеримую с ПДК боевых отравляющих веществ) 510^8  или 0,1 мг/м³.

Химические свойства озона. Следует отметить прежде всего два основных свойства озона:

1. Озон в отличие от атомарного кислорода является относительно устойчивым соединением. Он самопроизвольно разлагается при высоких концентрациях, при этом чем выше концентрация, тем выше скорость реакции разложения. При концентрациях озона 1215 % озон может разлагаться со взрывом. Следует также отметить, что процесс разложения озона ускоряется с ростом температуры, а сама реакция разложения 2О₃3О₂ + 68 ккал экзотермична и сопровождается выделением большого количества тепла.

2. Озон является одним из сильнейших природных окислителей. Окислительный потенциал озона составляет 2,07 В (для сравнения у фтора 2,4 В, а у хлора 1,7 В).

Озон окисляет все металлы за исключением золота и группы платины.

Озон доокисляет оксиды серы и азота:

Озон окисляет аммиак с образованием нитрита аммония:

.

Озон активно вступает в реакцию с ароматическими соединениями с разрушением ароматического ядра. В частности озон реагирует с фенолом с разрушением ядра.

Озон активно взаимодействует с насыщенными углеводородами с разрушением двойных углеродных связей.

Взаимодействие озона с органическими соединениями находит широкое применение в химической промышленности и в смежных отраслях. Использование реакции озона с непредельными соединениями позволяет получать искусственным путем различные жирные кислоты, аминокислоты, гормоны, витамины и полимерные материалы. Реакции озона с ароматическими углеводородами  дифениловую кислоту, фталиевый диальдегид и фталевую кислоту и др.

Реакции озона с ароматическими соединениями легли в основу технологий дезодорации различных сред, помещений и сточных вод.

Биологические свойства озона. Несмотря на большое количество исследований механизм недостаточно раскрыт.

Известно, что при высоких концентрациях озона наблюдаются поражения дыхательных путей, легких и слизистой оболочки. Длительное воздействие озона приводит к развитию хронических заболеваний легких и верхних дыхательных путей.

Воздействие малыми дозами озона оказывает профилактическое и терапевтическое воздействие и начинает активно использоваться в медицине.

Озон воздействует на все микроорганизмы, разрушая мембрану и окисляя протоплазму. Губительные для простых микроорганизмов концентрации озона на несколько порядков ниже, чем для более высокоорганизованных микроорганизмов .