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2015-09-14
SHADEN夏登臭氧水生成器研發學理與應用
SHADEN夏登臭氧水生成器研發學理與應用                                                           
一、前言
     由於抗生素之濫用細菌抗藥性增強進而突變變種如SARS禽流感等細菌對人類之威脅與日俱增。
     環境水源含菌數逐年增加自來水用來殺菌的添加劑的添加量相對年年增加。
     人類與細菌是共生結構存在人類與細菌抗爭中加熱殺菌避免生食是防止病從口入最常用的方法。由於細菌對人類
     威脅日益增加一般的洗滌水已無法清除食物及身體上的細菌因此近年來洗滌用的清潔劑也加入殺菌功效的物質相對
     生二次染也更嚴重。
     其實自然界中具有氧化、消毒、殺菌力最大的為氟其次為臭氧臭氧的殺菌力為600~3000因此歐美先進國家
    早已改用臭氧為水質處理劑取代作為殺菌用瓶裝水礦泉水業者也放棄舊有的酒精雙氧水消毒全程自動
     以臭氧來消毒稱之為「水革命」。
 
二、臭氧
     臭氧的發現乃於1785年德國Van Ma-rum利用空氣通過高壓放電( Electrical_Sparks)設備獲得特殊氣味
     Cruickshank1801年以鈍性陽極進行水的電解於陽極上亦可獲得相同味道的氣體此乃是電化學製造臭氧的開端。
     此種特殊味道的氣體直到1840Schonbein 對此特殊味道之氣體命名為臭氧>,<OZONE
     臭氧的分子量為48是以共振結構存在故其性質非常不穩定容易生還原反應是一種強氧化劑及強力的消毒殺菌劑。
     臭氧在常溫下易還原為氧。2O3 3O2
     根據Vensa等人的研究發現0℃ 30℃之間臭氧對水之溶解度約為氧對水之溶解度的13但臭氧並不會完全溶於
     而在溫度越低PH值越高時 [1]臭氧越容易溶於水。【行政院環境保護署 臭氧對天然有機物的生物分解影響
     http://www.epa.gov.tw/b/b0100.asp?Ct_Code=06X0001564X0003148&L=
        [1]
        水為中性PH值等於7PH值大於7則為鹼性水PH值小於7則為酸性水。
        臭氧溶於水達一定滅菌濃度即為臭氧水。
        臭氧是一種強氧化劑及強力的消毒殺菌劑具有殺菌、除臭、漂白及解毒(還原)及保鮮功能。臭氧水亦同而殺菌力
        較空氣中更大。
        氣相空氣與臭氧混合氣體無色具有特殊氣味 .液相水與臭氧混合液即為臭氧水
             臭氧存在空氣中稱之為「氣相臭氧」。氣相臭氧對眼睛、呼吸道會造成傷害各國均列為法定染物並訂有含
             量標準。依我國行政院環保署「空氣品質標準」規定臭氧標準為「1小時平均 0.12PPM「八小時平均
             0.06PPM
            *小時平均係指一小時各測之算術平均值(X)  *八小時平均係指連續8個小時之小時平均之算術平
              值(X)    *PPM體積濃度百萬分之一。
           臭氧溶解於水中稱之為「液相臭氧」。
           液相臭氧在水中即生二種反應:  1. 直接反應O3O2+O       2. 間接反應與水氧基(OH)[2]
            [2]摘自「台大環工所」論文間接反應化學式很多請參相關論文。
            直接與間接反應連鎖OOH具有強氧化力及消毒殺菌功能因此對於水中金屬離子氧化而沉澱
            分解水中的有機物實驗證明臭氧水中的金屬離子含量生菌數混濁度均有顯著降低。臭氧殺菌理論為「ALL
            OR NONE水中臭氧濃度達到滅菌濃度即可全數殺光光反之未達滅菌濃度時一隻細菌也殺不死。臭氧還原
            時間約10~15因此臭氧水製成後至還原期間仍具有殺菌力稱為「能殺菌的健康水」。
            臭氧水超過半衰期即還原為氧。水中含氧量增加而且沒有二次臭氧水又稱為「沒有二次染的環保水」。
            臭氧水是能殺菌的水沒有二次染最環保的水環保又滅菌),因此歐美先進國家均採用於自來水之水質改善添加
             劑。我國行政院環境保護署於民國861124日環署毒字第74031號公告臭氧為飲用水水質處理藥劑
             編號001 (環保署公告合法的水質處理藥劑全部共有18)
 
三、臭氧生成器
     臭氧製造方法很多有紫外光法、水電解法、高壓放電法依據專家學者研究結論最有效率為無聲放電法
     製造臭氧的原料有:1.純氧 2.空氣
     超高濃度工業用途多採用純氧製造臭氧一般家庭用的均以空氣為原料。以空氣為原料者因空氣中氮含量佔3/4氧佔
     1/4如何防止NOX氮化含物是製造商及消費者都必須嚴肅面對的問題。因為NO3與水結合會生硝酸(HNO3)
     進而生硝酸鹽、亞硝酸鹽等有害物質。
     臭氧生是一種放熱反應在一定功率下其溫度隨使用時間增加[3]臭氧生效率最大在於溫度40~50℃溫度超過
     50℃後臭氧生成量隨溫升而遞減NOX氮化合物則隨溫度升高而增加。防止NOX生最有效方法為控制溫升工業用臭氧
     生成器大都用水冷方式來控溫防止溫度過高並提高臭氧生成效率[4]
         [3]
         電能轉熱能公式H=0.24Pt         (P為電功率t為時間秒為單位H為熱能0.24為常數
         例如P=6t= 1分鐘(60
         生的熱能
         H=0.24×6×60=86.4(熱能)
         可使1CC提升86.4℃
         [4] 臭氧生成效率隨溫度增加生逆向反應還原成氧即使工業用以純氧為原料仍需控溫。
四、臭氧水混合器
     臭氧與水混合的方法有: 1.用幫把臭氧混合氣注入水中混合2.在水管通道內產生低壓吸入臭氧混合氣與水混合
                  混合的容器有:1.開放容器中混合2.密閉容器中混合
     混合效率則由攪拌時間與程度而定攪拌越大時間越久效率越高反之則相反。
     在密閉容器中充分攪拌則臭氧水中所含有臭氧量高相對的氣相臭氧量就降低。
五、連結水龍頭臭氧水生成器
     連結於水龍頭的臭氧水生成器技術層面較一般臭氧機高很多主要原因
      1.為求方便必須與水龍頭開關連動成為全自動。
      2.放置場所濕度很大。
      3.水中雜質、水壓、水膜、水氣…..影響全自動電子電路運作。
      4.積垢影響耐久性。
     基於上述原因很多開發此類品的廠商大都失敗收場。
     本公司臭氧生器、歷經多年研發數次失敗排除昔知的方法創新發明 D.F.C檢測系統(世界專利)完成中國五千年來
     第一台世界第一台。命名為D.F.C AI 臭氧水生成器。
六、D.F.C AI 臭氧水生成器主要規格
       1. 電源D.C 12V 500mA
           設置場所濕度很大若採用交流(A.C)110V 50/60HZ電源有漏電危險因此採用如同乾電池之直流電直流(D.C)
           電壓12V 500mA (0.5安培)。隨機附上符合安規之電源轉換器(ADAPTER)
       2. 消耗功率()待機時0.3開機時6
          一般稱1度電為仟瓦小時1,000瓦負載使用1小時。因此本機「開機時」1度電可使用166小時1,000/6=166
         。「待機時」1度電可使用3333小時1000/0.3=3333),全年不到3度電效率高又節省能源。
        365*24=8760小時8760/3333=2.628
       3.臭氧濃度100mg/hr
          氣相臭氧為法定染物而且用空氣為原料時必須有較高技術才能輸出適量的臭氧。本機輸出臭氧濃度已送交食品
          工業研究所及遠東公證SGS檢測瞬間殺菌力均達99%以上。
       4.臭氧生方法無聲放電法
          臭氧用無聲放電法效率最高而其關鍵材料為介質一般採用塑材、鈉玻璃、鉀玻璃、陶瓷….本機則採用99.9%
          純度的石英玻璃。有一派人陶瓷的「介電常數」較佳所以用陶瓷作介質較佳
          但實際上以陶瓷做成薄片或圓管而且厚度在0.5-1mm並於燒製過程不生氣孔其難度大成本高生氣
          則會擊穿而故障。
       5.水垢檢測點自動除垢系統
          水中含有百餘種物質以離子存在。在實務上感應點隨使用時間而累積水垢進而失效本機建檢知感應點自動除
          垢系統沒有積垢問題生。
       6.NOX氮化合物防止變頻控溫
          臭氧生成過程是放熱反應用固定功率輸出溫度隨使用時間而增加溫度大於50℃臭氧輸出隨溫升而遞減
          NOX氮化合物隨溫升而增加因此本機採用最先進之變頻技術輸出功率隨溫升自動遞減 藉以控溫在40~50℃
          (通氣狀況)防止NOX同時臭氧生成效率最大。
       7.氣相臭氧濃度控管4-5分定時器
          氣相臭氧為法定染物因此本機4-5分定時器藉以總量控管符合法定「小時平均」規定標準。
       8.液相臭氧濃度提升採用專利四段密閉式混合器
          液相臭氧濃度提升氣相臭氧濃度即減少。(物質不滅定律)
          本機採用進水、低壓、混合、及出水四段密閉混合器、臭氧與水同時瞬間混合。「低壓段」作為自動吸入臭氧混合氣
          不需使用空氣幫主要原理為改變水流速率後迅速擴張水流密度降低生低壓(與颱風原理相同)使臭氧混合氣
          自動流向混合器與水混合。「混合段」作為臭氧與水充分混合主要在延滯水流流出速率增加混合時間生旋
          渦流提高攪拌率使臭氧溶解率提升。出水段設有水阻器使水流減緩增加最後混合效率。
       9.系統控制一人工智慧(AI)
          臭氧濃度、變頻、溫控、定時、檢測均用人工智慧全自動控制。
     10.全自動系統D.F.C檢測:本機排除昔日傳統之方法
         a.利用水之「壓力變化」作為開關用水之壓力變化作為開關是不錯的方式但體積大重量大不適合。
         b.利用水之「導電特性」之水感應利用水之導電特性因水氣、水垢、水膜等因素影響全自動電子電路
            生耐久性不足。
         c.利用「水流發電」生電能。利用水流發電生電能因各住家場所地區不同水流流速均不相同
            的電力因地而異。
          本機採用D.F.C檢測排除上述之方法為最先進之發明(世界專利)
    11.C.E電磁波檢驗合格
          電器生的電磁波已受各國政府及消費者之重視而以歐盟要求最嚴格本機已符合歐盟C.E規範。
 
七、獨特的技術優點
     別人有的本機都有別人的缺失不應有的本機都予以避免或防止此乃獨特的先進技術主要的有
       1.D.F.C檢測系統
       2.密閉四段混合器
       3.NOX氮氧化合物防止
       4.氣相臭氧濃度控管
       5.水垢自動清除
       6.μ氣泡生技術
八、功能
       1.臭氧為合法的飲用水水質處理劑
       2.臭氧水為健康水,具有除臭、漂白、解毒保鮮的功能
       3.臭氧水為沒有二次染之環保水
       4.臭氧水於還原期間仍有殺菌力因此可降低水管微生物滋生避免水管不通
       5.經過生成器改變水流速率,可節約用水45%
       6.最佳洗滌水
 


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