臭氧的基本知識(shí)講解

守，這與化學(xué)消毒劑噴霧消毒需要專門培訓(xùn)過(guò)的人員現(xiàn)場(chǎng)操作相比，對(duì)人員的身體健康更有保證。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，臭氧可以氧化很多金屬，鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會(huì)產(chǎn)生氧化腐蝕，但含25%Cr的鉻鐵合金（不銹鋼）基本上不會(huì)受臭氧腐蝕。臭氧對(duì)普通橡膠腐蝕作用最大，所以在應(yīng)用中應(yīng)使用耐腐蝕的硅橡膠或添加耐腐劑的橡膠制品。氧臭氧發(fā)生一般采用高壓電源供電，所以在有導(dǎo)電氣體或含烴類介質(zhì)存在的環(huán)境中應(yīng)杜絕使用，使用人員須按操作規(guī)程安全執(zhí)行。幾種消毒處理方法的比較目前主要采用的消毒處理法主要有：具有殺菌作用的化合物（如在醫(yī)院應(yīng)用的甲醛）、液氯、臭氧、紫外線、銀銅等金屬離子、二氧化氯。但由于液氯消毒帶來(lái)的二次污染和余氯的對(duì)人體的刺激問(wèn)題，一些沒(méi)有類似問(wèn)題的消毒方法得以應(yīng)用。其中，臭氧、紫外線和二氧化氯是最主要的新興消毒方法。水消毒方面液氯是世界范圍內(nèi)城市自來(lái)水廠最為廣泛應(yīng)用的消毒方法，也是早期游泳池消毒主要采用的消毒劑。國(guó)內(nèi)大多數(shù)自來(lái)水廠和游泳池是直接將氯注入原水中，利用氯對(duì)自來(lái)水進(jìn)行消毒。隨著水源的污染加重，氯的注入量逐年增加，氯與水中的有機(jī)物反應(yīng)生成的有機(jī)氯化合物（THM）已開(kāi)始嚴(yán)重威脅人類的健康。目前，臭氧和紫外在發(fā)達(dá)國(guó)家自來(lái)水廠得到廣泛應(yīng)用，二氧化氯也開(kāi)始在中國(guó)市場(chǎng)開(kāi)始得到認(rèn)可。市場(chǎng)對(duì)三種技術(shù)的需求，導(dǎo)致這些技術(shù)的大力發(fā)展，這三種技術(shù)替代液氯等對(duì)人體有害的消毒方法是早晚的事?？諝馀c器械消毒方面醫(yī)院空氣需經(jīng)常進(jìn)行消毒殺菌，但大多數(shù)仍采用甲醛、紫外等傳統(tǒng)方法。甲醛熏蒸對(duì)時(shí)間的要求較長(zhǎng)，而且甲醛本身對(duì)人體有害，殺菌后，通過(guò)換氣又將甲醛排放到了大氣中，產(chǎn)生了二次污染。傳統(tǒng)的紫外穿透性很差，一旦有遮擋就沒(méi)有殺菌效果，因此殺菌效果不徹底。而對(duì)于臭氧來(lái)講，它可以像熏蒸一樣遍及各個(gè)角落，而且存續(xù)時(shí)間在20?30之內(nèi)就分解為氧氣，應(yīng)用空間徹底消毒殺菌并投入繼續(xù)使用的時(shí)間不會(huì)超過(guò)2個(gè)小時(shí)。關(guān)鍵的是：它的殺菌效果比紫外和甲醛的綜合效果還要好。用臭氧代替紫外和甲醛進(jìn)行醫(yī)院空氣殺菌消毒是很好的選擇。表1各種消毒方法簡(jiǎn)單比較液氯臭氧紫外線銀、銅金屬二氧化氯需要IliJ又處理時(shí)間10?30分鐘5?10分鐘最小120分鐘比液氯稍快對(duì)細(xì)菌有效性有有有有有對(duì)病毒有效性有一些有有一些無(wú)有一些設(shè)備投資最低液氯5倍以上比臭氧高比臭氧、紫外線稍低比液氯高，比其它方法低許多運(yùn)行費(fèi)用最低比液氯高與臭氧類似比臭氧、紫外線高比液氯高，比其它方法稍低優(yōu)點(diǎn)價(jià)廉，技術(shù)成熟，有保護(hù)性余氯，有持續(xù)殺菌的能力除色臭味快，廣譜殺菌消毒，消毒效率可達(dá)一般氯消毒的15倍；無(wú)二次污染殺菌效應(yīng)快，不用藥劑具有持久性的殺菌效力價(jià)廉，可現(xiàn)場(chǎng)制造，技術(shù)已趨成熟；可充分除菌，并可降解水中殘留的少量污染物；有持續(xù)殺菌能力缺點(diǎn)對(duì)病毒無(wú)效，其氧化產(chǎn)物對(duì)人體價(jià)較貴，無(wú)保護(hù)性余量，無(wú)持續(xù)殺菌價(jià)貴，無(wú)持續(xù)殺菌能力，對(duì)殺菌速度太慢，而且運(yùn)行費(fèi)用太貴；胺和對(duì)病毒無(wú)效;氣態(tài)的一氧化氯是劇毒的化合從理論上講，銀、銅金屬離子消毒的造價(jià)及運(yùn)行費(fèi)用都非常昂貴，特別是這些金屬離子都是重金屬，在世界范圍內(nèi)都對(duì)水中金屬離子的濃度進(jìn)行了嚴(yán)格的限制。長(zhǎng)期處于金屬離子水中的生物會(huì)在體內(nèi)積累可能超過(guò)安全指標(biāo)的重金屬離子，從而對(duì)生物體及生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。以環(huán)境安全和有效性來(lái)考慮，臭氧無(wú)疑是最好的選擇。臭氧的人工制取方法臭氧的人工生產(chǎn)早在1857年德國(guó)人吉門斯就研制出其發(fā)生裝置。但由于其體積龐大、臭氧濃度低、成本高等問(wèn)題一直沒(méi)有在實(shí)際應(yīng)用中推廣。人工生成臭氧的主要方法主要有：電化學(xué)法、光化學(xué)法及電暈放電法等幾種。電化學(xué)法電化學(xué)法是利用直流電源電解含氧電解質(zhì)產(chǎn)生臭氧的方法。電解法生成臭氧具有抽樣濃度高、成分純凈、在水中溶解度高的有時(shí)，在醫(yī)療、食品加工、養(yǎng)殖業(yè)及家庭應(yīng)用等方面具有廣泛前景。但電解法生成臭氧的成本比較高。光化學(xué)法光化學(xué)法實(shí)質(zhì)是仿效大氣層上空紫外線促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法，即用人工產(chǎn)生的紫外線促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法。此種方法產(chǎn)生臭氧的優(yōu)點(diǎn)是對(duì)溫度、濕度不敏感，具有很好的重復(fù)性；同時(shí)，可以通過(guò)燈功率線型控制臭氧濃度、產(chǎn)量。缺點(diǎn)是臭氧產(chǎn)量低，不適合大規(guī)模使用。電暈放電法電暈放電法就是在常壓下使含氧氣體在交變高壓電場(chǎng)作用下產(chǎn)生電暈放電生成臭氧的過(guò)程。電暈放電法臭氧發(fā)生器是相對(duì)能耗較低、單機(jī)臭氧產(chǎn)量最大、市場(chǎng)占有率最高、應(yīng)用最廣的臭氧發(fā)生裝置。電暈放電法分為平板式、玻璃管式、滑輪式三種。平板式按介電體分為玻璃管式、陶瓷表面式；按電極形式可分為網(wǎng)狀電極式和管狀電極式。下面以平板式為例說(shuō)明工作原理。在兩平行面板之間加上交變的高壓電源，兩電極之間防止玻璃或陶瓷等介電體，當(dāng)交變高壓電作用于兩極時(shí)，極板間將發(fā)生放電現(xiàn)象，此時(shí)放電空間流動(dòng)的氧氣在放電作用下發(fā)生分解反應(yīng)，出現(xiàn)游離的氧原子，氧原子再與氧氣反應(yīng)生成臭氧。這種平板式臭氧發(fā)生器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可維護(hù)性好且性能良好，具備小型化條件，一般小型家用機(jī)均采用這種方式。臭氧的物理化學(xué)性質(zhì)物理性質(zhì)在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無(wú)色氣體。當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧可溶于水，在常溫常壓下臭氧在水中的溶解度比氧氣高約13倍，比空氣高25倍。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時(shí)，臭氧迅速分解為氧氣。在純水中分解較慢。臭氧的密度是2.14g/L(℃,0.1MPa)。沸點(diǎn)是-111℃,熔點(diǎn)是-192℃。臭氧分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧的主要物理性質(zhì)列于表1-1。臭氧在不同溫度下的水中溶解度列于表1-2。臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實(shí)用上它的溶解度甚小，因?yàn)樗袷睾嗬?，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會(huì)迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態(tài)。表1-1臭氧的主要物理性質(zhì)項(xiàng)目數(shù)值分子量47.99828熔點(diǎn)，℃-192.7+(-)0.2沸點(diǎn)，℃-111.9+(-)0.3臨界狀態(tài)溫度，℃-12.1+(-)0.1臨界狀態(tài)壓力，Mpa5.46

臨界狀態(tài)體積，cm3/mol147.1臨界狀態(tài)密度，g/cm30.437密度氣態(tài)（℃，0.1Mpa），g/L2.144密度液態(tài)（90K），g/cm31.571密度固態(tài)（77.4K），g/cm31.728粘度（液態(tài)），Mpa6在77.6K時(shí)4.17粘度（液態(tài)），Mpa6在90.2時(shí)1.56表面張力，Mn/m在77.2K時(shí)43.8表面張力，Mn/m在90.2K時(shí)38.4等張比容（90.2K）75.7介電常數(shù)（液態(tài)，90.2K），F(xiàn)/m4.79偶極距，Cm（D）1.84x10(0.55)熱容（液態(tài)，90-150K），F(xiàn)/m1.78+0.006(T-90)摩爾氣化熱，在161.1K時(shí)14277摩爾氣化熱，在90K時(shí)15282摩爾生成熱，KJ/mol-144表1-2臭氧在水中的溶解度溫度，℃溶解度，g/L01.13100.78200.57300.41400.28500.19600.16化學(xué)性質(zhì)臭氧很不穩(wěn)定，在常溫下即可分解為氧氣。臭氧、氯和二氧化氫的氧化勢(shì)（還原電位）分別是2.07、1.36、1.28伏特，可見(jiàn)臭氧在處理水中是氧化力量最強(qiáng)的一種。臭氧的氧化作用導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂。使臭氧分子結(jié)合在有機(jī)分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個(gè)羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。臭氧與無(wú)機(jī)物反應(yīng)除鋁、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應(yīng)。臭氧可與K、Na反應(yīng)生成氧化物或過(guò)氧化物，在臭氧化物中的陰離子O3實(shí)質(zhì)上是游離基。臭氧可以將過(guò)渡金屬元素氧化到較高或最高氧化態(tài)，形成更難溶的氧化物，人們常利用此性質(zhì)把污水中的Fe2+、Mn2+及Pb、Ag、Cd、Hg、Ni等重金屬離子除去。此外，可燃物在臭氧中燃燒比在氧氣中燃燒更加猛烈，可獲得更高的溫度。臭氧與有機(jī)物反應(yīng)臭氧與有機(jī)物以三種不同的方式反應(yīng)：一是普通化學(xué)反應(yīng)；二是生成過(guò)氧化物；三是發(fā)生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物質(zhì)二甲苯與臭氧反應(yīng)后，生成無(wú)毒的水及二氧化碳。所謂臭氧分解是指臭氧在與極性有機(jī)化合物的反應(yīng)，是在有機(jī)化合物原來(lái)的雙鍵的位置上發(fā)生反應(yīng)，把其分子分裂為二。由于臭氧的氧化力極強(qiáng)，不但可以殺菌，而且還可以除去水中的色味等有機(jī)物，這是它的優(yōu)點(diǎn)，然而它的自發(fā)性分解性、性能不穩(wěn)，只能隨用隨生產(chǎn)，不適于儲(chǔ)存和輸送，這是它的缺點(diǎn)。當(dāng)然，如果從凈化水和凈化空氣的角度來(lái)看，由于其分解快而沒(méi)有殘留物質(zhì)存在，又可以說(shuō)成是臭氧的一大優(yōu)點(diǎn)。臭氧殺菌消毒的應(yīng)用領(lǐng)域日常生活領(lǐng)域日常生活領(lǐng)域是臭氧技術(shù)最廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域，其相關(guān)應(yīng)用產(chǎn)品也將成為所有臭氧技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)品中市場(chǎng)最大的產(chǎn)品。因此，這一領(lǐng)域也成為世界各國(guó)最關(guān)注的臭氧技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，發(fā)展極為迅速。西方市場(chǎng)上前兩年開(kāi)始涌現(xiàn)出大量臭氧型家電如臭氧冰箱，可使食品在冰箱內(nèi)的保質(zhì)期延長(zhǎng)1-2倍，杜絕食品串味或腐化；臭氧型洗衣機(jī)可以洗凈除動(dòng)植物脂肪以外的一切有機(jī)污垢，使洗凈度提高10%，且洗凈后不用漂洗；臭氧型空調(diào)不僅可以帶來(lái)清涼世界，還可以同時(shí)消除室內(nèi)異味、病菌，給人們潔凈清新的空氣；此外還有臭氧型電風(fēng)扇、抽油煙機(jī)等各種小家電。空氣的除毒、除臭、殺菌室內(nèi)、密閉的車內(nèi)等是空氣污染最嚴(yán)重的地方，臭氧型空氣凈化器或空調(diào)可以除去空氣中絕大部分有毒物質(zhì)和臭味如CO、油漆或涂料揮發(fā)物、香煙煙霧、生物體臭味等，同時(shí)可以殺滅空氣中各種傳染病菌病毒。飲用水消毒、解毒水是傳染疾病的主要媒介，據(jù)調(diào)查，農(nóng)村50%的疾病是由飲用水污染所致。另人遺憾的是，隨著經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，飲用水的質(zhì)量并沒(méi)有獲得另人滿意的提高。在大城市盡管自來(lái)水出廠前經(jīng)過(guò)一系列過(guò)濾、凈化，長(zhǎng)長(zhǎng)的供水管道以及高層建筑的水箱蓄水很容易造成二次污染，使細(xì)菌和各種有害物質(zhì)含量嚴(yán)重超標(biāo)。另外，有關(guān)研究表明，用氯處理的自來(lái)水中含有三氯甲烷、鹵代有機(jī)化合物等多種致癌物。凈水器的使用也并不是衛(wèi)生安全的。拒研究，由于凈水器內(nèi)長(zhǎng)期積水，在出水管道里有細(xì)菌滋生，在溫度適宜時(shí)在凈水器內(nèi)有時(shí)會(huì)生長(zhǎng)水藻，而有些水藻毒素是一種很強(qiáng)的致癌物。用臭氧處理飲用水則可以杜絕上述所有危害，使人們飲用真正潔凈、安全的水。因?yàn)樗械某粞醪坏梢詺⑺浪胁【捌渌⑸?，還可以有效去除水中有機(jī)毒物，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生因用氯氣消毒產(chǎn)生的鹵代烴等，從而徹底斷絕有飲用水致病的途徑。廚房用具、餐具、兒童玩具、衣物等的殺菌消毒家庭中的廚房用具、餐具、兒童玩具、內(nèi)衣內(nèi)褲等是細(xì)菌大量滋生的場(chǎng)所和多種病菌的傳播途徑，用臭氧水洗滌、浸泡可以徹底殺菌消毒，并且可以抑制各種微生物的滋生，達(dá)到防菌的效果。同時(shí)用臭氧水洗滌衣物，提高洗滌效果。魚肉、果蔬及其他食品的消毒、解毒、保鮮用臭氧水清洗、浸泡或在含臭氧的環(huán)境中存放（如臭氧型冰箱內(nèi)）魚肉、果蔬及其他食品，可以殺滅附著在上面的細(xì)菌及其他微生物并抑制其滋生繁衍，延長(zhǎng)其貯存、保鮮時(shí)間。用臭氧水處理過(guò)的食物還可以消除各種異味，食用起來(lái)味道鮮美。易產(chǎn)生異味場(chǎng)所的除臭、殺菌消毒冰箱、冰柜中食物串味、怪味一直是老百姓頭痛的問(wèn)題，冰箱中0?10攝氏度的溫度環(huán)境也使其成為某些低溫細(xì)菌生存繁衍的溫床。臭氧型冰箱則解決了上述問(wèn)題。普通冰箱、冰柜通過(guò)用臭氧水擦洗或通入適量臭氧空氣消毒也可以達(dá)到清除異味、殺滅細(xì)菌的效果。用臭氧水清洗或通入適量臭氧可以對(duì)廁所進(jìn)行消毒殺菌、除臭處理。在公共廁所中使用低濃度臭氧水洗手是防止傳染的有效方法。治療某些皮膚病、消除口臭、促進(jìn)傷口愈合等由于臭氧殺菌徹底、迅速，臭氧水對(duì)某些皮膚感染引起的疾病有顯著的治療效果。例如經(jīng)常用臭氧水洗、泡腳可以有效治療和預(yù)防腳氣、腳癬；經(jīng)常用臭氧水沖洗真菌感染的皮膚病區(qū)可以收到顯著治療效果；經(jīng)常用臭氧水沖洗傷口可以預(yù)防傷口感染，促進(jìn)其愈合；用臭氧水漱口、刷牙可以殺滅口腔牙縫間滋生的細(xì)菌，起到保護(hù)牙齒、去除口臭的作用。美容研究證明，臭氧還有很好的美容作用?，F(xiàn)在市場(chǎng)上有些美容設(shè)備就用含臭氧的蒸氣對(duì)皮膚進(jìn)行熏蒸，即"蒸奧桑"。經(jīng)常用臭氧水洗臉、洗手也可以改善干燥、蒼白、缺乏光澤、有皺紋、有暗瘡的皮膚，使其細(xì)嫩、光滑，延緩衰老。醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域醫(yī)院是治療疾病的地方，但是由于到醫(yī)院就診的人很大部分是危重患者，其炎癥正處于高峰時(shí)期，來(lái)自病人身上的有害病菌極易散發(fā)于空氣中。因此，醫(yī)院又是容易感染疾病的場(chǎng)所?，F(xiàn)在，由于到醫(yī)院就診引起交叉感染的事已司空見(jiàn)慣。醫(yī)院手術(shù)和護(hù)理操作前大夫或護(hù)士的雙手及手術(shù)器具的消毒問(wèn)題也是亟待解決的課題之一。具有高效、迅速殺菌作用的臭氧在醫(yī)院環(huán)境消毒、術(shù)前消毒等方面大有用武之地。比如，日本科學(xué)家就研究過(guò)用于醫(yī)院的臭氧水消毒法。據(jù)其研究結(jié)果，用臭氧水對(duì)醫(yī)院手術(shù)前醫(yī)生、護(hù)士的雙手消毒，可殺死所有細(xì)菌，不僅時(shí)間極短，而且其消毒效果也是其他碘類消毒劑無(wú)法比擬的。傳統(tǒng)進(jìn)行同樣的消毒操作至少需要10分鐘。在醫(yī)院中最易引起感染的黃色葡萄球菌和綠膿桿菌等在臭氧水中只需5秒鐘即可全部殺死，其殺菌力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)酒精和氯。而且臭氧水具有可靠的安全性，經(jīng)常使用不會(huì)傷及肌膚，即使誤喝也不會(huì)中毒。臭氧還可以用于治療。如俄羅斯研究出一種特殊的液壓液來(lái)治愈傷口，其基本方法就是在高壓下用霧狀富含臭氧的生理溶液沖洗傷口，水流就象手術(shù)刀一樣將傷口中的膿血、壞死組織及細(xì)菌分解物清除，同時(shí)殺死傷口表面的致病微生物。然后變換"臭氧刀"的結(jié)構(gòu)，繼續(xù)增大液體的壓力，使臭氧化的溶液滲進(jìn)發(fā)炎組織幾毫米至3厘米深，并增加氧氣，殺死更深層的致病細(xì)菌。據(jù)報(bào)道，用這種方法已治療過(guò)200例病人，他們都是一些糖尿病、膿毒病、血管動(dòng)脈硬化及不宜施行通常外科手術(shù)的患者，結(jié)果這些病人的傷口全都完全愈合。水果蔬菜保鮮領(lǐng)域水果、蔬菜的運(yùn)輸、貯藏一直是急需解決的問(wèn)題，處理不當(dāng)將帶來(lái)極大損失。據(jù)悉，我國(guó)每年有30?40%的蔬菜因儲(chǔ)運(yùn)不當(dāng)和局部積壓而成為垃圾。臭氧與負(fù)離子共同作用有極好的果蔬保鮮功能，因此利用臭氧技術(shù)可以大大延長(zhǎng)果蔬的保鮮、貯存時(shí)間，擴(kuò)大其外運(yùn)范圍。另外，臭氧技術(shù)還可以用于凈菜處理中的殺菌消毒。日本川島播磨重工業(yè)公司開(kāi)發(fā)了利用臭氧水自動(dòng)對(duì)蔬菜進(jìn)行殺菌的系統(tǒng)。據(jù)其研究，與目前用于蔬菜殺菌的次氯酸鈉相比，低濃度臭氧水殺菌迅速高效，沒(méi)有二次污染。通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)比臭氧水和次氯酸鈉對(duì)很容易在蔬菜中繁殖的枯草菌的殺菌效果發(fā)現(xiàn)，用濃度為50ppm的次氯酸鈉殺菌2分鐘后細(xì)菌還沒(méi)有被殺死，而用濃度為5ppm的臭氧水殺菌20秒后99.9%的細(xì)菌被殺死。臭氧水將成為最佳的蔬菜殺菌劑。同時(shí)，臭氧水能有效氧化蔬菜水果表面農(nóng)藥，降低農(nóng)藥殘留量，保護(hù)身體健康。環(huán)境資源保護(hù)領(lǐng)域近年來(lái)，水資源短缺及其保護(hù)問(wèn)題成為世界關(guān)注的熱點(diǎn)。據(jù)水文地理學(xué)家分析，目前地球上的淡水足以養(yǎng)活整個(gè)人類。產(chǎn)生水危機(jī)的主要原因是浪費(fèi)、污染、用水分配不均和灌溉，其中約有5.5億立方米/年的水體被污染。作為高效殺菌、解毒劑的臭氧自然吸引了眾多的科學(xué)家研究將其應(yīng)用于水資源污染處理及節(jié)約工業(yè)用水領(lǐng)域的技術(shù)。美國(guó)地下水技術(shù)公司在試驗(yàn)用臭氧化技術(shù)處理土壤及地下水污染取得成功。該公司的試驗(yàn)表明，臭氧化技術(shù)可以在幾個(gè)月內(nèi)消除35?98%的有毒物質(zhì)，而這些有毒物質(zhì)用揮發(fā)、生物降解等傳統(tǒng)方法來(lái)處理則需幾年時(shí)間。有研究表明，用臭氧配合紫外線照射可以將工業(yè)廢水中有毒碳?xì)浠衔镅趸纸?，同時(shí)去除重金屬離子。這種方法在染料業(yè)廢水處理中已取得95%的凈化率，比傳統(tǒng)方法提高25%。處理后的工業(yè)污水可以循環(huán)使用，避免了水土污染，節(jié)約了工業(yè)用水。在發(fā)達(dá)國(guó)家，臭氧技術(shù)在處理飲用水、海水淡化等方面也已獲得應(yīng)用。臭氧的殺菌消毒效果臭氧的氧化作用極強(qiáng)，常溫下即可使金屬及各種有機(jī)物氧化，因此，人們對(duì)臭氧在以下幾個(gè)方面的進(jìn)行了大量研究，并取得了極其滿意的結(jié)果。殺菌消毒研究表明，臭氧是廣譜、高效、快速殺菌劑，它可迅速殺滅使人和動(dòng)物致病的各種病菌、病毒及微生物。臭氧是一種氧化性非常強(qiáng)的物質(zhì)，其氧化還原電位僅次于F2。利用它的氧化性，可以在較短時(shí)間內(nèi)破壞細(xì)菌、病毒和其他微生物的生物結(jié)構(gòu)，使之失去生存能力。利用氧化性來(lái)殺死微生物以達(dá)到滅菌效果的化合物還有很多，比如常見(jiàn)的氯氣、漂白粉、高錳酸鉀等。但是，這些殺菌劑不但比臭氧殺菌速度慢，而且一般的殺菌劑對(duì)人體有害。臭氧與一般殺菌劑有不同，因?yàn)槎嘤嗟某粞蹩梢院芸旆纸獬裳鯕猓鯕鈱?duì)人體有益無(wú)害。臭氧的殺菌效果與氧乙酸相當(dāng)，強(qiáng)于甲醛、殺菌力比氯高一倍。與一般殺菌劑進(jìn)行性、積累性的殺菌消毒功能不同的是臭氧的殺菌作用是急速的，當(dāng)其濃度超過(guò)一定閾值后，消毒殺菌甚至可以瞬間完成。濕度的提高及溫度的降低可增強(qiáng)臭氧的消毒作用，當(dāng)臭氧溶于水中后有更強(qiáng)、更快的殺菌消毒作用。利用臭氧殺菌消毒沒(méi)有二次污染，在處理過(guò)的水、空氣、食品、器具等中不殘存任何有害物質(zhì)，這也是其他殺菌劑無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)。解毒臭氧能通過(guò)氧化反應(yīng)有效去除有毒氣體如CO、NO、SO2、芥子氣等。溶于水中的臭氧可氧化、分解從而有效去除水中的有毒物質(zhì)如重金屬離子、有機(jī)毒物、氰化物、硫化物以及敵敵畏、氧化樂(lè)果、馬拉硫酸等農(nóng)藥。臭氧用于水消毒可以大大降低自來(lái)水中鹵代烴等有機(jī)致癌物質(zhì)。防腐保鮮由于其對(duì)細(xì)菌、微生物強(qiáng)烈的殺滅作用，用臭氧水處理魚肉類及其他食品可以達(dá)到防腐、消除異味、保鮮的功效。在臭氧產(chǎn)生的同時(shí)還可以產(chǎn)生大量負(fù)離子氧，在空氣中有些負(fù)離子可有效抑制果蔬的呼吸作用，延緩其代謝過(guò)程。同時(shí)，臭氧可以殺滅引起果蔬腐爛的病原菌，分解果蔬貯藏過(guò)程中產(chǎn)生的具有催熟作用的代謝廢物如乙烯、醇類、醛類、芳香類等物質(zhì)。這樣，在臭氧與負(fù)離子的作用下抑制了果蔬的新陳代謝及微生物病原菌的滋生蔓延從而延緩其后熟衰老、防止其腐爛變質(zhì)，達(dá)到保鮮的效果。有研究表明，臭氧可使食品、飲料和果蔬的貯藏期延長(zhǎng)3?10倍。除臭、除異味自然界引起臭味與腐敗味的主要成分是氨、硫化氫、甲硫醇、二甲硫化物、二甲二硫化物等，臭氧可以與它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)將其氧化分解為無(wú)毒、無(wú)臭的物質(zhì)，從而達(dá)到除臭的效果。臭氧的廣譜殺菌原理臭氧的廣譜殺菌原理臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽孢、病毒、真菌等，并可破壞肉毒桿菌素，臭氧在水中殺菌速度比氯快的多，是氯的3000倍。臭氧的廣譜殺菌原理臭氧的殺菌作用是生物氧化過(guò)程，臭氧的強(qiáng)氧化作用使微生物細(xì)胞中的多種成分產(chǎn)生氧化，從而產(chǎn)生不可逆變的變化而死亡。一般認(rèn)為，臭氧滅病毒上通過(guò)直接破壞其核糖核酸(RNA)或DNA物質(zhì)完成的。而殺滅細(xì)菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用于細(xì)胞壁，是膜構(gòu)成成分受損傷，導(dǎo)致新陳代謝障礙并抑制其生長(zhǎng)，臭氧繼續(xù)滲透破壞膜內(nèi)組織，直至殺死。濕度增加提高殺滅率，是由于高濕度下細(xì)胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞。濕度增加提高殺滅率，是由于高濕度下細(xì)胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞。臭氧殺菌效果臭氧對(duì)細(xì)菌繁殖體李懷恩等觀察了臭氧氣體對(duì)空氣中綠膿桿菌的殺滅作用。在15℃,濕度73%,臭氧濃度0.08?0.6ppm時(shí)，30分鐘內(nèi)殺滅率達(dá)到99.9%以上；伍學(xué)洲等試驗(yàn)臭氧對(duì)大腸桿菌殺滅率為100%，對(duì)金黃色葡萄球菌殺滅率為95.9%，對(duì)綠膿桿菌殺滅率為89.8%，顧士圻等試驗(yàn),臭氧對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌殺滅率分別為99.7%、99.9%。居喜娟等試驗(yàn)用臭氧可殺滅空氣中的白色葡萄球菌99.99%；Burleson(國(guó)外)等試驗(yàn)將臭氧氣體通入染有金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、熒光假單胞菌、鼠傷寒沙門氏菌、福氏痢疾桿菌、霍亂弧菌的磷酸鹽緩沖液中，作用15秒后，以上細(xì)菌全部殺滅；白希堯等發(fā)現(xiàn)臭氧水溶液殺菌作用強(qiáng)大，且速度極快，濃度為0.3mg/L的臭氧水溶液作用1分鐘,大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的殺滅率均達(dá)100%。臭氧對(duì)細(xì)菌芽胞瞿發(fā)林等報(bào)告，以5.5mg/m3的臭氧作用下45分鐘，可將100mL塑料瓶?jī)?nèi)滴染的枯草桿菌黑色變種芽胞100%殺滅；居喜娟等報(bào)道，在1m3試驗(yàn)柜內(nèi)，開(kāi)啟500mg/h的臭氧發(fā)生器60分鐘可對(duì)空氣中的枯草桿菌黑色變種芽胞殺滅率達(dá)99.95%；歐陽(yáng)川等在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)條件下，將臭氧氣體通入染菌井水中，臭氧濃度達(dá)3.8?4.6mg/L時(shí)，作用3?10分鐘，水中枯草桿菌黑色變種芽孢殺滅率達(dá)99.999%。臭氧對(duì)病毒李紹忱等試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，經(jīng)10.3mg/m3濃度臭氧作用30分鐘后，乙型肝炎表面抗原(HbsAg)的滴度從1:256降至1:64。史江等報(bào)告，臭氧濃度13.6mg/m3時(shí)使用30分鐘，使HbsAg破壞99.99%,使用甲型肝炎病毒抗原(HAAg)破壞100%；國(guó)外Wolo等實(shí)驗(yàn)證明0.5ppm的臭氧可滅活空氣中的甲型流感病毒99%；Herbold等報(bào)告，在20℃水中，臭氧濃度為0.13mg/L時(shí)，可以100%的滅活脊髓灰質(zhì)炎病毒I型(PVI)。臭氧滅活病毒速度極快，當(dāng)臭氧濃度分別為0.09mg/L?0.8mg/L時(shí)，在反應(yīng)最初5秒鐘內(nèi)，噬菌體T2即可被滅活5?7個(gè)對(duì)數(shù)值。Finch發(fā)現(xiàn)水中含臭氧濃度用/時(shí)，作用20秒鐘，可使大腸桿菌噬菌體ms2滅活4個(gè)對(duì)數(shù)值。Vaughn等在4℃條件下，對(duì)比了臭氧對(duì)猿輪狀病毒SA-H和人輪狀病毒2型的滅活效果，發(fā)現(xiàn)兩種病毒均能被0.25mg/L的臭氧迅速滅活。Crpend等檢測(cè)了經(jīng)臭氧處理后的血清中愛(ài)滋病毒(HIV)的滅活情況，證明當(dāng)臭氧濃度為4mg/L時(shí)，可將滴度為106CID50/mLHIV全部滅活,病毒滴度下降6個(gè)對(duì)數(shù)值。臭氧對(duì)真菌汪華明等報(bào)道，臭氧濃度為9.6mg/L時(shí)，作用100分鐘對(duì)雜色曲霉與桃色擬毒霉的殺滅率達(dá)100%,對(duì)蠟葉枝孢霉23mg/L30分鐘、青黑霉在12.5mg/L作用35分鐘、桔青霉在15.4mg/L作用30分鐘，尖鐮孢霉在15.5mg/L時(shí)作用20分鐘，均可達(dá)100%滅活率。對(duì)于煙曲霉、細(xì)交鏈孢霉、爪哇毛霉等，在臭氧濃度為3.85?10.7mg/L時(shí)作用10?20分鐘滅活率達(dá)96.4%。伍學(xué)洲等發(fā)現(xiàn)，臭氧在30分鐘內(nèi)對(duì)青霉菌的殺滅率為93.8%,對(duì)毛霉菌的殺滅率為100%；白希堯等報(bào)告，濃度為15mg/L的臭氧水溶液作用1分鐘，可100%地殺滅試驗(yàn)中的黑曲霉和酵母。臭氧對(duì)原蟲Finch等比較了22℃時(shí)臭氧對(duì)蘭氏賈弟鞭毛蟲和鼠型賈弟鞭毛蟲色曩的滅活效果，當(dāng)Ct值0.86mg.min/L時(shí)，可使鼠型賈弟鞭毛蟲減少4個(gè)對(duì)數(shù)值，Ct值為2.5mg.min/L時(shí)，使蘭氏賈弟鞭毛蟲減少4個(gè)對(duì)數(shù)值。Korich等比較了臭氧、二氧化氯、氯對(duì)凈化水中的微小隱孢子蟲卵囊的滅活作用試驗(yàn)證明，1ppm的臭氧作用5分鐘可以滅活90%的卵囊，1.3ppm的二氧化氯則需作用1小時(shí)，80Ppm的氯則需作用1.5小時(shí)才能達(dá)到同樣效果。表1臭氧在空氣中的殺菌效果(1ppm=2mg/m3)菌種臭氧濃度(ppm)時(shí)間(min)殺菌率(%)菌種臭氧濃度(ppm)時(shí)間(min)殺菌率(%)0.5599.99金黃色葡萄球菌0.30.5100枯草桿菌0.910100黑曲霉菌1.51.01003.020100酵母菌1.51.01003.540100大腸桿菌0.2199.98鼠傷寒桿菌0.211000.551000.55100乙型肝炎表面抗原0.5566宋內(nèi)氏菌0.21100HBXAg0.91066

表2臭氧水的殺菌效果菌種菌落數(shù)(10個(gè)/L)臭氧水濃度(mg/L)處理時(shí)間(min)殺滅率(%)細(xì)菌總數(shù)3.4x101.01.0100多不可計(jì)1.01.0100大腸桿菌2.4x100.30.51001.1x100.231.0100金黃色葡萄球菌多不可計(jì)0.30.51001.2x100.261.0100黑曲霉菌多不可計(jì)1.51.0100酵母菌多不可計(jì)1.51.0100乙型肝炎表面抗原HBXAg256(++)4.01.01000.550.551001白色葡萄球菌0.2110010.55100臭氧的濃度與作用根據(jù)清華大學(xué)編的《臭氧技術(shù)應(yīng)用文集》一書，將有關(guān)臭氧應(yīng)用濃度按安全濃度空氣、應(yīng)用濃度、水中應(yīng)用濃度、環(huán)境濃度及感知濃度，分類摘錄，以便在應(yīng)用中查找。安全濃度◎人們?cè)试S接觸的臭氧濃度不大于0.2mg/m&◎臭氧工業(yè)衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際臭氧協(xié)會(huì)：0.1ppm，接觸10小時(shí)美國(guó)：0.1ppm，接觸8小時(shí)德、法、日本：0.1ppm中國(guó)：0.15ppm◎家用臭氧消毒柜外臭氧泄漏量不得超過(guò)0.2mg/m3(指1.5米以外)，消毒一個(gè)周期后殘留濃度不得大于0.2mg/m3?！騽?dòng)物試驗(yàn)表明，臭氧毒性的起點(diǎn)濃度為0.3ppm，而人對(duì)空氣中臭氧可嗅知的濃度為0.02?0.04ppm，根據(jù)臭氧對(duì)肺功能毒性的試驗(yàn)結(jié)果，提出1.5?2.0ppm為臭氧允許濃度的上限。衛(wèi)生部規(guī)定臭氧最高允許濃度為0.2mg/m3。空氣應(yīng)用濃度◎作為空氣除味與殺菌，要求臭氧濃度較低，如0.5ppm(1mg/m3)，而物品表面消毒(殺滅微生物和去除化學(xué)污染)則要求提高幾十倍的臭氧濃度?！蚩諝鈶?yīng)用具氧濃度在1mg/m3?10mg/m3之間。◎溫度低，濕度大則殺滅效果好，尤其是濕度，相對(duì)濕度小于45%，臭氧對(duì)空氣中懸浮微生物幾乎沒(méi)有殺滅作用。在60%時(shí)才逐漸增強(qiáng)，在95%時(shí)達(dá)到最大值。◎用臭氧消毒食品加工車間，0.5?1.0ppm即可殺滅空氣中的80%的自然菌?！蚶鋷?kù)消毒要求臭氧濃度6?10Ppm，停機(jī)后封庫(kù)24小時(shí)以上細(xì)菌殺滅率90%左右，霉菌殺滅率80%左右?！蛟谒A藏期間，可用2?3Ppm的臭氧可使霉菌的生長(zhǎng)受到抑制，貯藏期可延長(zhǎng)一倍。水中應(yīng)用濃度水應(yīng)用中臭氧溶解度在0.1mg/L?10mg/L之間。低值作為水消毒凈化要求的最低濃度，高值作為臭氧水消毒劑可達(dá)到的濃度值。自來(lái)水臭氧睜化，國(guó)際常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)為0.4mg/L的溶解度值，保持4分鐘，即CT值為1.6。水中余臭氧濃度保持在0.1?0.5mg/L作用5?10min可達(dá)消毒目的。臭氧水消毒滅菌是急速的，消毒作用在瞬間發(fā)生。清水中臭氧濃度一旦達(dá)到，在0.5?1分鐘內(nèi)就殺死細(xì)菌，在濃度達(dá)4mg/L，在1分鐘內(nèi)乙肝病毒滅活率為100%。Herbold報(bào)道：20℃條件下，水中臭氧濃度達(dá)0.43mg/L時(shí)，可將大腸桿菌100%殺滅，10℃時(shí)僅需0.36mg/L即可全部殺滅。臭氧濃度