臭氧发生器的臭氧浓度测量和计算方法
1 臭氧浓度
1.1 方法原理概要：臭氧（O3）是一种强氧化剂，与碘化钾（KI）水溶液反应可游离出碘，在取样结束并对溶液酸化后，用0.1000mol/L 硫代硫酸钠（Na2S2O3）标准溶液并以淀粉溶液为指示剂对游离碘进滴定，根据硫代硫酸钠标准溶液的消耗量计算出臭氧量。

其反应式为：O3+2KI+H2O——O2+I2+2KOH(1)
I2+2Na2S2O3——2NaI+Na2S4O6(2)
1.2 试剂
1.2.1 碘化钾(KI)溶液(20%)：溶解200g碘化钾(分析纯)于1000mL 煮沸后冷却的蒸馏水中，用棕色瓶保存于冰箱中，至少储存一天后再用。

此溶液1.00mL含0.20g碘化钾。

1.2.2 (1+5)硫酸(H2SO4)溶液：量取浓硫酸(p=1.84；分析纯)溶于5倍体积的蒸馏水中。

1.2.3 C(Na2S2O3·5H2O)=0.1000mol/L硫代硫酸钠标准溶液；使用分析天平准确称取24.817g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O；分析纯)用新煮沸冷却的蒸馏水定溶于1000mL的容量瓶中。

或称取25g硫代硫酸钠(Na2S2O3·5H2O；分析纯)溶于1000mL新煮沸冷却的蒸馏水中，此溶液硫代硫酸钠浓度约为0.1mol/L。

再加入0.2g碳酸钠(Na2S0O3)或5mL三氯甲烷(CHCL3)；标定，调整浓度到0.1000mol/L，贮于棕色瓶中，储存的时间过长时，使用前需要重新标定（标定方法见附录A）。

1.2.4 淀粉溶液；称取1g可溶性淀粉，用冷水调成悬浮浆，然后加入约80mL煮沸水中，边加边搅拌，稀释到100mL；煮沸几分钟后放
置沉淀过夜，取上清液使用，如需较长时间保存可加入1.25g水杨酸或0.4g氯化锌。

1.3 试验仪器、设备及对其要求
1.3.1 三角洗瓶（吸收瓶）500mL。

1.3.2 滴定管50mL，宜用精密滴定管。

1.3.3 湿式气体流量计容量5L。

1.3.4 量筒 20mL 500mL 各一只。

1.3.5 刻度吸管（吸量管）10mL 。

1.3.6 容量瓶 1000mL。

1.3.7 聚乙烯或聚氯乙烯软管，用于输送含臭氧的气体。

不可使用橡胶管。

1.4 实验程序及方法：量取20mL的碘化钾溶液(3.1.
2.1)，倒入500mL 的吸收瓶中，再加入350mL蒸馏水，待臭氧发生器运行稳定后于臭氧化气体出口处取样，先通入吸收瓶(
3.1.3.1)对臭氧进行吸收后再通过湿式气体流量计(3.1.3.3)对气体计量，气体通过量为2000mL（时间控制在4min左右），停止取样后立即加入5mL(1+5)硫酸溶液
(3.1.2.2)(使pH值降至2.0以下)并摇匀，静置5min。

用0.1000mol/L 的硫代硫酸钠标准深液(3.1.2.3)滴定，待溶液呈浅黄色时加入淀粉溶液(3.1.2.4)几滴(约1mL)，继续小心迅速的滴定的颜色消失为止。

记录硫代硫酸钠标准溶液用量。

1.5 臭氧浓度的计算
Co3=ANa×B×2400/V0(mg/L) (3)
式中：Co3——臭氧浓度，mg/L；
ANa——硫代硫酸钠标准溶液用量，mL；
B ——硫代硫酸钠标准溶液浓度，mol/L；
V0 ——臭氧化气体取样体积，mL；
臭氧浓度大于等于3mg/L时，此测试结果的精密度在±1%以内。

臭氧发生器的结构设计及性能评价
结构及控制设计结构
臭氧发生器主要由四部分组成，即臭氧管、高频电源、风机和控制系统。

臭氧管是臭氧发生器的核心部件，电极间隙对产生的臭氧浓度有很大影响，间隙越小，臭氧浓度越大。

采用先进的沿面间隙管状电极设计制造臭氧管，电极间隙为一，在高压电场的强电离作用下，高速运动的电子撞击氧气使之分解成氧原子，高速电子具有足够的动能，通过氧原子、氧分子及高速电子三体碰撞反应形成臭氧。

臭氧管结构及工作原理示意图见图1。

外接电源使用交流电源，经降压整流变成直流电源，供高频电源使用，高频电源对臭氧管产生高频电压，使臭氧管工作，把氧气转变成臭氧气体。

风机和高频电源的工作状态由控制系统控制，主要控制臭氧管的工作时间，起到调节臭氧产量的作用。

风机所用电源为，其作用是供给臭氧管工作所需气源，加速臭氧管产生的臭氧气体向机器外排放，并及时散发电极工作产生的热量，以保证电极的工作温度在正常范围内。

控制电路
图为臭氧发生器控制电路原理示意图。

控制系统中两个主要执行元件风机和高频电源均采用模块化设计，接线点少，绝缘性好。

延时开关一可调，可根据臭氧产量及实际需要自行设定，操作简单，安全稳定。

臭氧浓度及产量
气源对臭氧产量的影响产生臭氧的反应物为氧气，因此气源中的氧气含量对臭氧发生器的臭氧产量有很大影响。

我们以空气、分子筛制备的富氧气体及氧气为原料，考察了气体中氧气含量对臭氧产量的影响，按“臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量”标准一测量臭氧气体的浓度，并根据进气流量计算臭氧产量。

由表所示，气体中的氧气含量越高，臭氧产量越大，但是，含量为的氧气和的富氧气体对臭氧产量影响并不大，在相同操作条件下，臭氧产量基本相同。

气体流量对臭乳浓度及产量的影响
气体流量是臭氧发生器的重要参数，对臭氧产生浓度及产量有很大影响。

如图所示，随着气体流量的增加，臭氧浓度降低，产量增加，但当流量增加到一定值时，臭氧浓度及产量变化较小。

增加气体流量，可以增加臭氧的产量，降低臭氧浓度，抑制臭氧的分解，降低电耗。

因此，可以根据实际需要，确定气体流量。

稳定性
臭氧在产生过程中产生大量热量，如果臭氧发生器的冷却散热系统效果差，随着温度升高，臭氧分解加快，臭氧产量降低，影响臭氧发生器的稳定性。

我们以空气为气源，调节气体流量为，进行了臭氧发生器运行稳定性实验，结果如图所示，随着工作时间的延长，臭氧浓度略有下降，但变化幅度较小，这说明该发生器的散热效果较好，可以连续较长时间运行。

小结
以空气或氧气为气源，采用电晕放电技术，设计的由臭氧管、高频电源、风机和控制系统组成臭氧发生器，在高压电场的强电离作用下，可把氧气转化为臭氧。

该臭氧发生器体积小、重量轻、结构简单紧凑，产生臭氧浓度高，运行稳定、可靠，实现了机器的小型化，可用于水及空气的消毒净化。