臭氧

臭氧

臭氧(O3)是氧氣(O2)的同素異形體,在常溫下,它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。臭氧主要存在於距地球表面20~35公里的同溫層下部的臭氧層中。在常溫常壓下,穩定性較差,在常溫下可自行分解為氧氣。臭氧具有強烈的刺激性,吸入過量對人體健康有一定危害。不可燃,純淨物。

基本信息

概述

臭氧是氧氣的同素異形體,在常溫下,它是一種有特殊臭味的淡藍色氣體。英文臭氧(Ozone)一詞源自希臘語ozon,意為“嗅”。

臭氧主要存在於距地球表面20千米的同溫層下部的臭氧層中,含量約50ppm。它吸收對人體有害的短波紫外線,防止其到達地球,以禁止地球表面生物,不受紫外線侵害。在大氣層中,氧分子因高能量的輻射而分解為氧原子(O),而氧原子與另一氧分子結合,即生成臭氧。臭氧又會與氧原子、氯或其他游離性物質反應而分解消失,由於這種反覆不斷的生成和消失,臭氧含量可維持在一定的均衡狀態。

臭氧臭氧分子

結構或分子式:O原子以sp2雜化軌道形成σ鍵、分子形狀為V形,等腰三角形結構。三個氧原子分別位於三角形的三個頂點,頂角為116.79°,密度約為氧氣的1.5倍,其沸點和凝固點圴高於氧。

性狀:氣態臭氧厚層帶藍色,有特殊臭味,濃度高時與氯氣氣味相像;液態臭氧深藍色,固態臭氧紫黑色。

臭氧反應活性強,極易分解,很不穩定,在常溫下會逐漸分解為氧氣,其性質比氧活潑,比重為一般空氣之1.7倍。臭氧會因光、熱、水分、金屬、金屬氧化物以及其他的觸媒而加速分解為氧。

臭氧可利用碘化鉀來檢驗。

發現歷史

1840年德國C.F.舍拜恩在電解稀硫酸時,發現有一種特殊臭味的氣體釋出,因此將它命名為臭氧。

物理性質

臭氧臭氧發生裝置

臭氧微溶於水,易溶於四氯化碳或碳氟化合物,形成了一種藍色的狀態。在-112°C凝結成深藍色的液體,這是有危險性的,因為氣態和液態的臭氧容易發生爆炸。溫度低於-193℃,臭氧會形成紫黑色固體。
大多數人都可以嗅到臭氧有點類似氯刺鼻的氣味。暴露於0.1—1ppm的臭氧會產生頭痛,眼睛灼熱,和刺激呼吸道。即使空氣中有低濃度的臭氧,亦會破壞有機材料,如橡膠、塑膠及動物的肺部組織。
臭氧是抗磁性,這意味著它的電子都是成對的。

化學性質

穩定性

臭氧分子臭氧分子
臭氧很不穩定,在常溫常態常壓下即可分解為氧氣。臭氧、氯和二氧化氫的氧化勢(還原電位)分別是2.07.1.36.1.28伏特,可見臭氧在處理水中是氧化力量最強的一種。臭氧的氧化作用導致不飽和的有機分子的破裂。使臭氧分子結合在有機分子的雙鍵上,生成臭氧化物。臭氧化物的自發性分裂產生一個羧基化合物和帶有酸性和鹼性基的兩性離子,後者是不穩定的,可分解成酸和醛。其反應式為: 2O3→3O2+285kJ

由於分解時放出大量熱量,故當其含量在25%以上時,很容易爆炸。但一般在空氣中,臭氧的含量很難超過10%以上,在臭氧用於飲用水處理的較長過程中,還沒有一例氧爆炸的事例。

含量為1%以下的臭氧,在常溫常態常壓的空氣中分解半衰期為16h左右。隨著溫度的升高,分解速度加快,溫度超過100℃時,分解非常劇烈,達到270℃高溫時,可立即轉化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快。在含有雜質的水溶液中臭氧迅速回復到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為6.25×10-5 mol/L(3mg/L)時,其半衰期為5~30min,但在純水中分解速度較慢,如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是20min(20℃),然而在二次蒸餾水中,經過85min後臭氧分解只有10%,若水溫接近0℃時,臭氧會變得更加穩定。

氧化性

臭氧得氧化能力極強,其氧化還原電位僅次於F,在其套用中主要用這一特性。

臭氧具有很強的氧化性,除了金和鉑外,臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化,但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基於這一點,生產上常使用含25%Cr的鉻鐵合金(不鏽鋼)來製造臭氧發生設備和加注設備中與臭氧直接接觸的部件。

氧化反應

a、與無機物的氧化反應
臭氧與亞鐵、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均發生反應,如:O3+SO2==SO3+O2 O3+CO==CO2+O2 O3+NO==NO2+O2

b、臭氧與有機物的反應
臭氧在水溶液中與有機物的反應極其複雜,⑴臭氧與烯烴類化合物的反應臭氧容易與具有雙鏈的烯烴化合物發生反應,反應的最終產物可能是單體的、聚合的、或交錯的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。⑵臭氧和芳香族化合物的反應臭氧和芳香族化合物的反應較慢,在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,其反應速度常數逐漸增大。⑶對核蛋白(胺基酸)系、有機氨也都發生反應,臭氧在下列混合物的氧化順序為:鏈烯烴>胺>酚>多環芳香烴>醇>醛>鏈烷烴。

c、臭氧的毒性和腐蝕性
臭氧屬於有害氣體,濃度為6.25×10-6 mol/L(0.3mg/m3 )時,對眼、鼻、喉有刺激的感覺;濃度(6.25~62.5)×10-5 mol/L(3~30mg/m3 )時,出現頭疼及呼吸器官局部麻痹等症狀;臭氧濃度為3.125×10-4 ~1.25×10-3 mol/L(15~60mg/m3 )時,則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關,例如長期接觸1.748×10-7 mol/L(4ppm)以下的臭氧會引起永久性心臟障礙,但接觸20ppm以下的臭氧不超過2h,對人體無永久性危害。因此,臭氧濃度的允許值定為4.46×10-9 mol/L(0.1ppm)8h。由於臭氧的臭味很濃,濃度為4.46×10-9 mol/L(0.1ppm)時,人們就感覺到,因此,世界上使用臭氧已有一百多年的歷史,還沒有發現一例因臭氧中毒而導致死亡的報導。

臭氧對非金屬材料也有了強烈的腐蝕作用,即使在別處使用得相當穩定得聚氯乙烯塑膠濾板等,在臭氧加注設備中使用不久便見疏鬆、開裂和穿孔。在臭氧發生設備和計量設備中,不能用普通橡膠作密封材料,必須採用耐腐蝕能力強的矽橡膠或耐酸橡膠等。

用途與製備

臭氧臭氧

臭氧能於短時間內將空氣中的浮游細菌消滅,並能中和、分解毒氣,去除惡臭。因此臭氧可用於淨化空氣、飲用水,殺菌,處理工業廢物和作為漂白劑。臭氧在一些游泳池中都充當消毒工作。 用於水的消毒和空氣的臭氧化,在化學工業中用作強氧化劑。
主要的制臭氧技術有電解法、核輻射法、紫外線、電漿及電暈放電法等幾種。套用比較廣泛的是臭氧發生器放電氧化空氣或純氧氣成臭氧。即套用高能量互動式電流作用空氣中的氧氣使氧氣分子電離而成臭氧。

工業上,用乾燥的空氣或氧氣,採用5~25kV的交流電壓進行無聲放電製取。另外,在低溫下電解稀硫酸,或將液體氧氣加熱都可製得臭氧。大自然很容易產生臭氧,在打雷閃電時會產生幾十萬伏的高壓電,電離空氣及有機物形成臭氧。

氣源

臭氧的套用主要以發生量來確定,分為氣態下消毒和液態下消毒兩大類。臭氧發生量和使用量一般按照發生量的額定發生量乘以時間來確定,但在不同的用途和不同的場所應計出衰減量而後確定。臭氧發生器在使用中,氣源的配置直接影響臭氧的發生濃度、產量和純度,氣源一般分為普通氣源、乾燥空氣源、富氧氣源和工業氧氣氣源四種,以上氣源的配置,在發生裝置相同的情況,濃度和產量依次遞增。按照套用常識,一般不應配置普通氣源,因為這會影響發生裝置的連線使用壽命並導致發生量不穩定。因此,常用的氣源按用途大體可分為下列幾種:
1)乾燥氣源——空間消毒、自來水處理、游泳池水、養殖水、生產循環水、中水回用等。
2)富氧氣源——臭氧濃度需求較高的使用場所,如純淨水、礦泉水、污水處理、醫藥食品車間等。
3)工業氧氣源——純度要求較高、濃度需求較重要、小氣量套用場所等。
3.用於大型空間的消毒套用,如醫藥、食品等行業車間的殺菌消毒,一般應安裝專門管路分通到車間內,使臭氧分布均勻,也有的通入中央空調風道管路,但這種方式有時會造成空調風道金屬件的腐蝕和臭氧消耗。
4.用於水處理,則主要配置臭氧溶於水的投加裝置,一般分為曝氣式(直接曝氣或氧化塔式)、文丘里射流器式、鏇渦負吸式或HICHINE泵混合式樣等幾種,以上其溶於水效率可依次提高,HICHINE泵式效率可達95%以上。
1)曝氣式:自來水、養殖水、生產循環水、生活污水、工業廢水等。
2)文丘里射流式:二次供水、純淨水、礦泉水、養殖水冷卻、游泳池水等。
3)負吸式:小水體套用。
4)氣液混合泵式:小水體套用或臭氧消毒水套用
補充:
家庭空氣消毒:將臭氧發生裝置移植於空調中,在空氣出口處安裝臭氧催化分解、吸附裝置,這樣既可以製冷制熱,還可以利用室內循環風對空氣進行消毒、淨化,分解後的氧氣和負離子可以使室內空氣保持清新。另外,空氣消毒用臭氧發生器也可在賓館、飯店、商場、劇院等公共空間使用。
製藥行業的GMP驗證空氣消毒:潔淨生產區的中央空調淨化系統、臭氧滅菌櫃、其他沒有中央空調系統的生產用空間滅菌,我國相當一批製藥企業就是使用臭氧作為主要的消毒和空氣滅菌手段,如瀋陽濟世製藥有限公司、大連珍奧藥業有限公司、上海慶安藥業有限公司、吉林敖東藥業集團延吉股份有限公司、福建興安藥業有限公司等,臭氧作為空氣消毒的主要手段為這些企業的GMP驗證作出了重要的貢獻。
醫院空氣消毒:醫院病房、門診手術室、治療室等,日本使用臭氧作為空氣消毒的醫院就有札幌自衛隊醫院、名古屋保健生大學等28所醫院,使用臭氧技術處理食品、衛生保健的單位和醫院達53家之多,台灣使用臭氧的有榮民總醫院等51家,國內的有北京醫院、北京佑安醫院等。
軍用空氣消毒:西方國家已經研製出軍用臭氧空氣消毒產品,,如在太空艙、潛水艇、坦克及其其他軍用車船的艙體安裝臭氧發生裝置,淨化空間環境,消毒殺菌。此類產品由蓄電池或光電池供電。

常用濃度

臭氧的半衰期僅為30-60min。由於它不穩定、易分解,無法作為一般的產品貯存,因此需在現場製造。用空氣製成臭氧的濃度一般為10-20mg/L,用氧氣製成臭氧的濃度為20-40mg/L。含有1%-4%(質量比)臭氧的空氣可用於水的消毒處理。

發生

臭氧的生成方式有很多種,主要有:電暈法、電解法、紫外線、核輻射法、電漿等幾種。食品、醫院及製藥等企業已經投入套用的臭氧發生技術主要有電暈放電法和低壓電解法。
電暈高壓放電法
電暈放電法產出臭氧的原理是兩個平行的高壓電極之間平行放置一個介電體(通常採用硬質玻璃或陶瓷作介電體也有用不鏽鋼),並保持一定的放電間隙,當在兩極間通入高壓交流電時,在放電間隙,形成均勻的藍紫色電暈放電,空氣或氧氣通過放電間隙,氧分子受到電子的激發獲得能量,並相互方式彈性碰撞,聚合成臭氧分子。
低壓電解法
低壓電解法產出臭氧的原理是採用低壓直流導通固態膜電極的正負兩極點解去離子水,水在特殊的陽極溶液界面上以質子交換的形式被分離為氫氧分子,氫從陰極溶液界面上直接被排放,氧分子在陽極界面上因高密度電流產生的電子激發而獲得能量,並聚合成臭氧。電氧化法就是採樣低壓電解法。
低壓電解法臭氧發生器是以純水為原料,是以固態的貴金屬聚合物為電解質,結合陽離子交換模式,通過低壓電解的方式獲得臭氧,不需要任何輔助材料和添加劑,產出的臭氧濃度高達20%以上,產出的臭氧氣體伴隨物為氧,沒有任何二次污染

注意事項

臭氧最適用於水質及用水量比較穩定的系統,當其發生變化時應及時調整臭氧的用量。在實際生產中,及時進行調節有一定的困難。
另一個須考慮的問題是水中有機物的含量,當水的混濁度小於5mg/L時,對臭氧消毒滅菌的效果影響極微,混濁度增大,影響消毒效果。如果有機物含量很高時,臭氧的消耗量將會升高,其消毒能力則下降,因為臭氧將首先消耗在有機物上,而不是殺滅細菌方面。因此,國外製藥業在製藥用水系統中增加了總機碳(TOC)的監控項目。但糟糕的是,在受到嚴重有機物污染的進水中用臭氧處理後,大的有機物分子會破裂成微生物新陳代謝的營養源,因此,在沒有維持管網臭氧濃度的情況下,反會使得粘泥增多,進而使水質惡化。
在許多方面,作為消毒劑的臭氧和氯氣,它們的優點是互補的。臭氧具有快速殺菌和滅活病毒的作用,對於除嗅、味和色度,一般都有好的效果。氯氣則具有持久、靈活、可控制的殺菌作用,在管網系統中可連續使用。所以臭氧和氯氣結合起來使用,看來是水系統消毒最為理想的方式
臭氧消毒方法的優越性
1.優於化學消毒方法:臭氧作為高效廣譜無殘留污染的氣體消毒劑比食品行業常用的消毒劑具有特殊的優越性。與過氧乙酸、高錳酸鉀、甲醛(福馬林)、二氧化硫等化學消毒劑相比,其殺菌能力與過氧乙酸相當,高於其他消毒劑。
臭氧會自行分解為氧氣,不產生殘留污染,消毒後不需通風換氣。常規消毒均需通風換氣或化學中和,麻煩而又降低消毒效果。臭氧可直接對食品使用作殺菌或防霉保鮮,為乾法消毒,簡單易行。臭氧殺菌濃度對食品是極微弱的氧化濃度,對食品無害。
2.優於紫外線照射
(1)臭氧到處滲透,沒有死角。紫外線只有照射到物體表面且達到一定的照射強度標準才有殺菌效果。食品車間一般比較高大,致使紫外線照射強度遠遠不夠,特別是距離遠,照射產生很大死角,如加工案板下部等。臭氧為氣體,滲透性強,擴散性好,濃度均勻,沒有死角。
(2)殺菌速度快。紫外線照射殺菌需要較長的作用時間,一般要照射6小時以上,而符合標準濃度的臭氧只需開機1小時以上。
(3)高濕度下殺菌效果更好。紫外線照射殺菌在環境相對濕度達到60%以上時,消毒效果急劇下降,濕度達到80%以上時反可誘使細菌復活。臭氧則相反,濕度越高,殺菌效果越好。這是由於高濕度下細胞膜膨脹變薄,其組織容易被臭氧破壞,這一特性對於食品行業中普遍存在的高濕環境特別適合
(4)有低濃度保潔功能。紫外線照射時生產人員必須離開現場,照射完成後無法用低功率的紫外線照射保潔;臭氧消毒時生產人員必須離開現場,消毒完成後可以調低臭氧發生量,用符合國家衛生標準的低濃度臭氧繼續保持生產車間的空氣清潔。
3.除臭淨化效果極好
臭氧依靠其強氧化性能可快速分解產生臭味及其其它氣味的有機或無機物質後達到脫臭效果,將臭味根源物質分解成無害物質。例如:將氨氧化成二氧化碳和水。
主要由原料氣(壓縮空氣或者氧氣)供應系統、臭氧發生器主機、臭氧輸送系統、臭氧發生器冷卻系統等部分組成。
濃度 空氣源臭氧濃度可以達到3~6%wt,氧氣源可以達到6~14%wt。

耗電量

空氣源在18~30KW/kg
氧氣源在9~15KW/kg

常用數據

常用的臭氧數據
1.臭氧發生器的規格是按照臭氧產生的重量單位劃分的。臭氧產量的單位是mg/h或g/h(毫克/小時、克/小時),即臭氧發生器工作1小時能夠產生多少重量單位的臭氧。
2.臭氧在空氣中的濃度單位是ppm或mg/m?;臭氧在水中的濃度單位是ppm或mg/L。換算方法:在空氣中時1ppm=2.144mg/m?;在水中時,1ppm=1mg/L。
3.臭氧在大氣中達到一定的濃度時就會造成環境污染。我國規定在居住環境,臭氧濃度超過0.16mg/m3時就構成空氣污染;在作業場所,臭氧濃度超過0.2mg/m3時就構成污染。
1.臭氧濃度檢測儀來自德國安思羅斯公司基本原理
1.1檢測原理
我們知道地球大氣層上有一層臭氧層,科學家們已經發現臭氧層能吸收紫外線,研究表明臭氧僅對波長253.7nm的紫外線具有最大吸收係數,在此波長下紫外線通過臭氧會產生衰減,符合蘭波特——比爾定律。該方法已被美國等國家作為臭氧標準分析方法。該臭氧檢測儀就是採用紫外線吸收法的原理,用穩定的紫外燈光源產生紫外線,用光波過濾器過濾掉其它波長紫外光,只允許波長253.7nm通過。經過樣品光電感測器,再經過臭氧吸收池後,到達採樣光電感測器。通過樣品光電感測器和採樣光電感測器電信號比較,再經過數學模型的計算,就能得出臭氧濃度大小。
1.2臭氧濃度檢測儀
濃度數學計算模型
臭氧濃度數學模型(如公式一)是根據LambertandBeer定律推出的。
在這個臭氧濃度計算公式中,只要知道樣品電流、採樣電流和臭氧吸收池距離,那么我們就可以計算出臭氧濃度大小。由於,臭氧吸收池的距離的限制,最大臭氧濃度只能測到300O3g/m。
1.3電路原理的實現
基本電路由電源部分、紫外燈控制、紫外光線樣品檢測、紫外光線採樣檢測,對數放大器Log100、模擬輸出及顯示六大部分組成。
2.臭氧濃度檢測儀
基本結構
檢測儀主要由低壓紫外燈,光波過濾器、入射紫外光反射器、臭氧吸收池、樣品光電感測器、採樣光電感測器、輸出顯示、電路部件構成。(如圖2)
3.主要技術指標
3.1可顯示單位:O3g/m,mg/m;ppm
3.2測量範圍:0~10O3g/m,0~100O3g/m,0~200O3g/m
4.1校準儀器校準
採用德國安思羅斯公司GM—PRO標準臭氧檢測儀對已生產的臭氧檢測儀進行分布選取10個測試點對比,誤差範圍控制在+1%以內為合格
結論
本文研製的臭氧濃度檢測儀採用了紫外線吸收法,單點光源、雙光路檢測、體積小、精確度高、穩定性好、可以連續工作;其測量範圍寬,最大測量範圍300O3g/m。另外,該檢測儀還具有0/4—20mA模擬輸出,可以與臭氧發生器,PID調節器組成臭氧閉環自動控制系統。
參考文獻:
1.《HANDBOOKOFOZONETECHNOLOGYANDAPPLICATIONS》RICE,RIPG,NETZERANNARBIRSCIENCE,1982
2.《國外臭氧技術及套用手冊》德國安思羅斯公司,王衛,1991

概念及作用

大氣中臭氧層對地球生物的保護作用現已廣為人知——它吸收太陽釋放出來的絕大部分紫外線,使動植物免遭這種射線的危害。為了彌補日漸稀薄的臭氧層乃至臭氧層空洞,人們想盡一切辦法,比如推廣使用無氟製冷劑,以減少氟利昂等物質對臭氧的破壞。世界上還為此專門設立國際保護臭氧層日。由此給人的印象似乎是受到保護的臭氧應該越多越好,其實不是這樣,如果大氣中的臭氧,尤其是地面附近的大氣中的臭氧聚集過多,對人類來說臭氧濃度過高反而是個禍害。臭氧也是一種溫室氣體,能夠導致更嚴重的溫室效應。
臭氧是地球大氣中一種微量氣體,它是由於大氣中氧分子受太陽輻射分解成氧原子後,氧原子又與周圍的氧分子結合而形成的,含有3個氧原子。大氣中90%以上的臭氧存在於大氣層的上部或平流層,離地面有10~50千米,這才是需要人類保護的大氣臭氧層。還有少部分的臭氧分子徘徊在近地面,仍能對阻擋紫外線有一定作用。但是,一些專家發現地面附近大氣中的臭氧濃度有快速增高的趨勢,就令人感到不妙了。雖然臭氧在平流層起到了保護人類與環境的重要作用,但若其在對流層濃度增加,則會對人體健康產生有害影響。臭氧對眼睛和呼吸道有刺激作用,對肺功能也有影響,較高濃度的臭氧對植物也是有害的。

從何而來

這些臭氧是從哪裡來冒出來的呢?同鉛污染、硫化物等一樣,它也是源於人類活動,汽車、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。在車水馬龍的街上行走,常常看到空氣略帶淺棕色,又有一股辛辣刺激的氣味,這就是通常所稱的光化學煙霧。臭氧就是光化學煙霧的主要成分,它不是直接被排放的,而是轉化而成的,比如汽車排放的氮氧化物,只要在陽光輻射及適合的氣象條件下就可以生成臭氧。隨著汽車和工業排放的增加,地面臭氧污染在歐洲、北美、日本以及我國的許多城市中成為普遍現象。根據專家至今所掌握的資料估計,到2005年,近地面大氣臭氧層將成為影響我國華北地區空氣品質的主要污染物。
研究表明,空氣中臭氧濃度引起人員一定反應的濃度為0.5-1ppm,時間長了會感到口乾等不適,濃度在1-4ppm會引起人員咳嗽。原因就在於,作為強氧化劑,臭氧幾乎能與任何生物組織反應。當臭氧被吸入呼吸道時,就會與呼吸道中的細胞、流體和組織很快反應,導致肺功能減弱和組織損傷。對那些患有氣喘病、肺氣腫和慢性支氣管炎的人來說,臭氧的危害更為明顯。

性質

從臭氧的性質來看,它既可助人又會害人,它既是上天賜與人類的一把保護傘,有時又像是一劑猛烈的毒藥。至今,對於臭氧的正面作用以及人類應該採取哪些措施保護臭氧層,人們已達成共識並做了許多工作。但是,對於臭氧層的負面作用,人們雖然已有認識,但至今除了進行大氣監測和空氣污染預報外,還沒有真正切實可行的方法加以解決。

優缺點

歐洲科學家的一項聯合研究發現,臭氧層是使地表生物免遭太陽紫外線危害的天然屏障,但土壤中的臭氧卻是植物生長的大敵,它能抑制各種植物的生長,給農業生產帶來重大損失。
臭氧是大氣中自然產生的一種具有特殊臭味的微量無色氣體,絕大部分臭氧存在於離地面25公里左右處的大氣平流層中,這就是人們通常所說的臭氧層。臭氧量往往隨緯度、季節和天氣等因素的變化而不同。
法國研究人員介紹說,天空中的臭氧層能夠吸收99%以上的太陽紫外線,為地球上的生物提供了天然的保護屏障,而當臭氧存在於土壤中時卻是一種嚴重的污染。最新得出的研究結果表明,光照越強的地方,土壤中臭氧造成的損失,尤其是對於農作物造成的損失越大。
法國研究人員認為,造成土壤中臭氧含量增高的主要原因是石油產品等礦物燃料在燃燒過程中產生氮氧化物,這些氮氧化物在空氣中四處漂浮,其中的部分氧原子慢慢地與空氣中的氧氣結合,構成由3個氧原子組成的臭氧。他們強調說,太陽光照能夠加速這種化學反應,因此在氣候不同的地區,土壤中臭氧對植物生長的影響程度也不一樣。在水處理系統中,水箱、交換柱以及各種過濾器、膜和管道,均會不斷的滋生和繁殖細菌。消毒殺菌的方法雖然都提供了除去細菌和微生物的能力,但這些方法中沒有哪一種能夠在多級水處理系統中除去全部細菌及水溶性的有機污染。至今在高純水系統中能連續去除細菌和病毒的最好方法是用臭氧。
1905年起,臭氧就開始用於水處理。它較用氯處理水優越,能除去水中的鹵化物。此方法在國內水系統中的套用僅處於起步階段。在國外,這種消毒方式已非常普遍,這是由於臭氧不會產生有害的殘留物。
使用臭氧消毒並在用水點前安裝紫外燈減少臭氧殘留,是製藥用水系統、尤其是純化水系統消毒的常用方法之一。
臭氧主要功能
1、食物淨化:由表及里的降解果蔬、糧食中殘留的化肥、農藥等有毒物質,清除肉、蛋中的抗生素、化學添加劑、激素等有害物質,殺滅海鮮中容易引起中毒的嗜鹽性菌,把住病從口入關。
2、飲用水淨化:自來水經臭氧處理後是一種優質的生飲水。每升水只需通入O32分鐘即可去除水中的余氯,殺菌、消毒、去味、去除重金屬,防止致癌物質三氯甲烷的生成,增加水中含氧量,自製理想純淨的飲用水。
3、消毒滅菌:將清洗後的餐飲用具放入水中通入O320分鐘,可去除洗滌劑殘留物,殺滅細菌、病毒,替代電子消毒櫃,避免餐飲用具傳染疾病。還可對衣物、毛巾、抹布、襪子等進行水介質消毒、除味。
4、空氣淨化:將臭氧排氣管掛在1.7米以上高度,排放O320--30分鐘,即可有效去除室內煙塵或裝飾材料的異味,降塵滅菌,增加空氣含氧量,清新空氣,讓您在家中享受到雨後森林般清新的空氣(可用於家庭、辦公室、會議室、娛樂場所的除煙、除塵、消毒、去味)。
5、果蔬保鮮、防霉:家庭果蔬保鮮只需往袋裝果蔬中通入O32分鐘,可延長保鮮期7天,也可用於菜窖防霉、果蔬運輸。
6、洗浴、美容、保健:洗臭氧浴在國外已成為時尚,通過臭氧浴治療疾病已有多年歷史,這是O3的又一神奇功效。經常洗臭氧浴能排除體內毒素,活化表皮細胞,消除痤瘡,美白皮膚,對風濕病、皮膚病、婦科病、糖尿病及灰指甲等有良好療效。
7、養魚、澆花:澆花、大棚蔬菜的噴灌,能避免蟲害,減少農藥使用量。養魚、水產養殖,O3進入水中釋放出初生態氧,消滅細菌、病毒,氧化雜質,防止水質腐壞變質,增加水中養份。
8、除臭:因臭氧有很強的氧化分解能力,可迅速而徹底的消除空氣中、水中的各種異味。

套用

醫學

從1856年巴黎第一次套用臭氧進行醫院房間消毒,到1902年Hurion在巴黎醫學院通過了吸入臭氧治療百日咳的論文答辯,成為第一個套用臭氧得到博士學位的人。1936年,法國醫生P·Aubourg最早提倡直腸內臭氧吹入治療慢性結腸炎。過去60年來,已經發展十多種臭氧在醫療保健的套用案例。而臭氧在中國的發展始於2000年,在這以後臭氧醫學在中華大地生根、開花、結果,取得了令人矚目的成就,這樣的成就離不開楊黃龍先生數年來為推廣臭氧治療技術而做的工作。他與倪家驤、何曉峰等著名專家一起為2008年9月成立的中國臭氧治療專業委員立下汗馬之功。臭氧可用於醫療保健領域的外科、內科等。
此外,臭氧還廣泛套用於婦科治療領域,利用臭氧的強氧化性可以殺滅多數婦科疾病的致病菌。加之臭氧由氧原子構成,不會對女性體內ph值有任何影響。

農業

臭氧在農業的套用領域
臭氧是一種無色略帶臭味的氣體,溶於水後就會成為一種強氧化劑,對活細胞有較強的殺滅作用。通過臭氧發生器可將空氣中的氧氣在高壓、高頻電的電離作用下轉化為臭氧,進而在生產中加以利用。筆者利用臭氧發生器在西安周邊溫室大棚開展了施放臭氧防治溫室大棚蔬菜病蟲的試驗示範,取得了較好的效果。 一、臭氧防治病蟲的優點 1、安全高效成本低。臭氧可實現一施多用,同時防治多種病蟲,而且防治費用低。與噴施農藥相比,施放臭氧更為方便、高效、安全,可大大減少農藥的使用量,避免菜農施用高毒、高殘留農藥,從而降低用藥成本。 2、無公害。臭氧在乾燥的空氣中不穩定,可很快分解還原為氧氣,因此在植株內及果實中無污染、無殘留,是實現無公害蔬菜生產的一條重要途徑。 3、提質增產。經試驗,溫室番茄使用臭氧後畸形果明顯減少,產量增加20%左右,且果實個大、著色好、口感好。 二、使用方法 1、種子處理。將臭氧氣體導入清水中並不斷攪拌,10分鐘後即製得臭氧溶液。將種子倒入其中浸泡15-20分鐘,可殺滅種子表面的病毒、病菌及蟲卵。 2、溫室大棚病蟲防治 ①熏棚消毒。定植前10天可結合高溫悶棚利用臭氧發生器將臭氧集中施放於棚內,施放時間以不少於2小時為宜。②防治苗床病蟲。先將苗床封嚴,每10平方米每次施放1分鐘,並密閉熏蒸10分鐘,然後再通風30分鐘。③設施蔬菜定植後的病蟲防治。定植緩苗後,每畝棚室持續施放臭氧7-10分鐘,再密閉熏蒸15-20分鐘,然後通風30分鐘。無病蟲的棚室每5-7天施放1次,連續施用5次,每經2-3次施放時間再增加5分鐘,直到每畝每次增至25分鐘。熏蒸時間也同樣每經2-3次增加5-10分鐘。經試驗證明,臭氧對番茄灰霉病、葉霉病、早疫病、晚疫病,黃瓜霜霉病、疫病等以及溫室白粉虱、潛葉蠅、蚜蟲等病蟲防治效果較好。但對棚室土壤中的病蟲,由於臭氧氣體滲入土中的量太少,濃度也太低,故沒有作用。 三、注意事項 1、合理確定施放量及熏蒸時間。臭氧施放量及閉棚熏蒸時間要根據不同作物及其生長時期進行適當的調整。一般成株期的作物與苗期作物相比,對臭氧的適應性更強。生產中如果臭氧施放量過大或棚室熏蒸時間過長,輕者會導致大棚蔬菜葉片及花中毒乾枯,重者會引起植株死亡。隨著植株生長,施放量與熏蒸時間可逐漸增加,以達到既可防治病蟲又不傷害蔬菜作物的目的。釋放時應儘量保證均勻,且噴氣口不能直接對著蔬菜,應該距蔬菜植株0.8-1米以上。熏蒸時間到達後應及時通風,一般通風時間不能少於30分鐘。 2、溫度和濕度調控。臭氧施放時棚室內溫度應保持在10-30℃範圍內,在空氣濕度較大的情況下防治效果會更好。 3、棚室熏蒸時嚴防人畜進入,以免引起中毒或出現其他不良反應。?
臭氧解除農藥殘留的基本原理
臭氧是一種強氧化劑,農藥是一種有機化合物,臭氧消毒水通過強氧化破壞有機農藥的化學鍵,使其失去藥性,同時殺滅表面的各種細菌和病毒,達到解毒目的。
食堂果蔬餐具消毒機是利用臭氧的特性與性能而開發研製的一種食堂專用設備,此設備能快速殺菌、消毒除臭而且在短時間內產生高濃度臭氧水,保證食堂飯菜食用安全。此類設備一般採用臭氧殺菌燈或臭氧機實現。
1.可有效降解大米、蔬菜、瓜果中的農藥殘留,延長保存期。
2.用於餐具消毒、空氣消毒、冰櫃及貯藏室消毒,除異味、防霉,可有效地殺滅細菌、病毒,預防疾病的傳播。
臭氧是氧的同素異構體,為強氧化劑;其降低農藥,去除細菌效果是氯氣的1.5倍,其殺菌速度比氯氣快600—3000倍。臭氧在室溫下自然衰變為氧氣,衰變期為15分鐘到25分鐘。臭氧在水中則迅速轉化為“生態氧”,而且沒有殘留問題。臭氧是高效、快速的除藥殺菌劑。它可以迅速地在短時間內使農藥殘留物化解,使細菌、病毒迅速被消滅。
臭氧不僅具有消毒、滅菌、除臭、脫色等作用,而且還有改變植物呼吸狀態,激活植物細胞,解毒,分化有機不純物質等等許多有益於人類和環保“正向化”作用。臭氧通過水介質能有效地降低和殲滅在膳食物中的農藥、化肥和生物激素殘毒及各種病菌、病源菌,降低污染對人類的危害。
1)用臭氧機產生的臭氣水浸泡蔬菜、水果,可由表及里的殺滅細菌、病毒,降解化肥、農藥殘留,激活植物細胞,使您吃到天然滋味、營養豐富的果蔬,吃起來更放心,其農藥殘留可去除95%以上,營養不流失,保鮮時間長。
2)用臭氧機產生的臭氧水浸泡肉雞、生肉、凍魚、凍蝦,可殺滅屠宰、運輸過程中攜帶的有害病菌,降解飼養過程中吸收的生物激素、抗生素、荷爾蒙等對人體有害的物質,還可去除腥味,讓您吃上放心的雞、魚、肉、蛋,味道更加鮮美。
3)用臭氧機產生的臭氧水可漂白衣物表面的髒污及染劑的顏色,並可殺菌及分解雜質,減少水源污染,不會有化學洗滌劑殘留而刺激皮膚,又有預防皮膚病和香港腳等效果。
4)將米用水淘淨,可降解農藥化肥殘留,再用淨化水煮飯。煮出的米飯香醇可口,富有營養。(不要使用鋁製品容器)
由於臭氧最終將還原於氧氣和水,不留任何殘餘物質,因而對環境無任何污染。
5(臭氧以其強氧化性、殺菌性、易分解性和無殘留的特性,使它在去除農藥殘留、殺菌消毒、防腐保鮮等方面有廣闊的套用前景。
無菌藥品生產環境的空氣潔淨級別要求:為了達到上述要求,我們應選擇什麼樣的淨化滅菌工藝呢?當前有四種滅菌方法。其中臭氧滅菌是其中的一項重要方法。但無論用什麼樣的消毒方法,都要達到上述規定,臭氧滅菌也不例外。臭氧作為一種取代傳統消毒方法的消毒手段,人們對它的要求更嚴而且更為省事易行,否則,就難以立足。

餐飲業

臭氧在餐飲業中套用的主要優點
臭氧在餐飲業中消毒方式靈活、成本低廉、效果明顯、無副作用。
一、臭氧消毒方式:1、運用臭氧水清洗浸泡;2、運用臭氧氣消毒
二、臭氧消毒的優勢
1、不僅可對餐具消毒,更具備其它消毒設備和方法不具備的(對餐飲場地及廚用設備消毒能力),降解果蔬殘留農藥及肉製品中含有的有害激素,避免食物中毒現象的發生。
(1)臭氧氣可直接對廚房、飯廳、刀廚具、冰櫃、菜架、養殖地、儲物室消毒,也可用臭氧水清洗消毒;
(2)臭氧氣或臭氧水可用於那些不能耐高溫的餐具消毒,例如塑膠、彩瓷製品等。
(3)臭氧水洗菜,可降解果蔬中的殘留農藥及肉類製品的有害激素。
2、臭氧消毒所需時間短,操作簡單,消毒後無需再清洗,若要對100件餐具消毒(供8-10人用餐):
(1)常規程式需用約140分鐘,流程如下:
去污(15分鐘)清毒浸泡(90分鐘)清洗(15分鐘)消毒櫃消毒(20分鐘)使用
(2)若用臭氧氣消毒,一般只需38分鐘。流程如下:
去污(15分鐘)清洗(15分鐘)消毒浸泡(8分鐘)使用
(3)若用臭氧水消毒,僅需30分鐘。流程如下:
去污(15分鐘)清洗消毒浸泡(15分鐘)使用
3、臭氧消毒無有害殘留物、無二次污染
臭氧消毒後自行分解為氧氣,無異味、無污染,而且消毒全面、效果好。
4、臭氧消毒使用成本低。
臭氧消毒主要以空氣作原料,耗電比消毒櫃低許多,臭氧消毒後餐具可直接使用,無須烘乾
臭氧消毒原理可以認為是一種氧化反應。
(1)臭氧對細菌滅活的機理:
臭氧對細菌的滅活反應總是進行的很迅速。與其它殺菌劑不同的是:臭氧能與細菌細胞壁脂類雙鍵反應,穿入菌體內部,作用於蛋白和脂多糖,改變細胞的通透性,從而導致細菌死亡。臭氧還作用於細胞內的核物質,如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。
(2)臭氧對病毒的滅活機理:
臭氧對病毒的作用首先是病毒的衣體殼蛋白的四條多肽鏈,並使RNA受到損傷,特別是形成它的蛋白質。噬菌體被臭氧氧化後,電鏡觀察可見其表皮被破碎成許多碎片,從中釋放出許多核糖核酸,干擾其吸附到暫存體上。臭氧殺菌的徹底性是不容懷疑的。

殺菌燈

①點亮燈後,室內污濁空氣由於臭氧和紫外線的作用而漸清潔,於是此燈不斷供應新鮮空氣之源泉,在臭氧分解時空氣中的游離細菌亦被殺滅,可以防止傷風感冒及其它種種以空氣為媒介的傳染病,防止肝炎、結核病的傳染。適用於公共場所、交通工具車廂內、中央空調內等消毒殺菌。
②防臭防霉。在公共場所、衛生間內點上此燈,不但可以防臭,而且還可以殺滅蒼蠅、蚊子等幼蟲。在陰暗潮濕的房間內,可防止物品變霉。
③在醫院的手術室、無菌室內的套用。
④食品衛生除殺菌消毒外,可延緩食物變質。
⑤水消毒。可以殺滅水中的細菌,不產生永久性殘餘物質、不產生致癌物質,水無異味等優點。紫外線臭氧殺菌燈點燃後,要特別注意對人的眼睛保護,不宜照射人體。另外,有的物品不宜用紫外線臭氧殺菌燈進行消毒殺菌,因此,可以使用無臭氧紫外線殺菌燈,採用摻鈦石英玻璃,在燈點亮時可以濾掉產生臭氧185nm波長的光,使該燈不產生或產生極少臭氧。

其他套用

臭氧是強力漂白劑,用於漂白麵粉和紙漿,用臭氧消毒飲用水,水中只含氧,無特殊氣味。它還用於污水處理。臭氧也可用於淨化空氣,殺菌,處理工業廢物。

臭氧污染

臭氧污染圖臭氧污染圖
城市空氣中的臭氧,主要是直接排入大氣中的一次污染物氮氧化物和揮發性有機物在太陽光與熱作用下,經化學反應形成的二次污染物。而氮氧化物和揮發性有機化合物主要來源於火電、鋼鐵和水泥等行業以及機動車尾氣、加油站等。如:在晴天,機動車和工業污染源排放的揮發性有機物VOC里氮氧化物,在光化學反應下,能生成臭氧產生污染

危害

臭氧具有強烈的刺激性,主要是刺激和損害深部呼吸道,並可損害中樞神經系統,對眼睛有輕度的刺激作用。此外,臭氧還能阻礙血液輸氧功能,造成組織缺氧;使甲狀腺功能受損、骨骼鈣化,還可引起潛在性的全身影響,如誘發淋巴細胞染色體畸變,損害某些酶的活性和產生溶血反應。臭氧超過一定濃度,除對人體有一定毒害外,對某些植物生長也有一定危害。臭氧還可以使橡膠製品變脆和產生裂紋。臭氧對人體也有致畸性,母親孕期接觸臭氧可導致新生兒瞼裂狹小發生率增多。

污染事件

2012年3月27日,在珠三角區域空氣品質監測網中,17個站點有11個站點的AQI指數達到了輕度污染。除了佛山惠景城和肇慶城中子站的首要污染物是二氧化氮外,其餘9個站點的首要污染物都是臭氧 。珠三角的臭氧濃度全國最高,已經超過美國洛杉磯,廣東已經由原來的脫硫控煤煙為主的一次污染控制向臭氧濃度升高、灰霾污染加劇等大氣複合型二次污染防治轉變。

5月23日下午,廣州市環保局官網監測數據顯示,10個國控點的空氣品質AQI指數全部超標。廣東省環保廳官網上的珠三角區域空氣品質數據顯示,其監測網路位於廣州的4個點位,有3個的AQI指數超過150,達到了第四級的中度污染。

中科院大氣物理研究所研究員王躍思表示,在夏季,形成霾的關鍵字,除了高溫、高濕、靜風、逆溫之外,還有一個關鍵字“臭氧”。輻射增強、氣溫增高導致地表臭氧濃度升高,此時,大氣中的氣態污染物也能被氧化成細顆粒物,對PM2.5的形成有促進作用。夏季,往往PM2.5濃度高的時候,臭氧濃度也很高。“北京市大氣臭氧可能超標的時段是每年的5-9月,最嚴重的是6月。”

其它

1.我國衛生部1979年制定的《工業衛生標準》中規定,臭氧的安全標準為0.15ppm。
2.美國標準規定,人員可在0.1ppm濃度下工作8小時。(一般森林地區臭氧濃度即可達到0.1ppm)
3.國際臭氧協會規定,套用臭氧的專業室內,在0.1ppm濃度下,允許工作10小時。
4.引起人員一定反應的濃度為0.5-1ppm,允許接觸的時間是1.5小時,時間長了會感到口乾等不適。
5.濃度在1-4ppm會引起人員咳嗽,允許接觸時間為1小時。
6.濃度在4-10ppm會引起強烈咳嗽,允許接觸時間為20分鐘。
7.臭氧的半衰期為20-50分鐘,且最終的分解物為氧氣,所以對食品不會有殘留污染。
8.實踐證明,套用臭氧消毒防霉多年,沒有發現設備、裝置材料受損的情況。

知名廠家
至今主要廠家為歐洲,以奧總尼亞(ozonia)和威德高為代表,代表了世界的先進水平。
相關
臭氧層一般來是指大氣層的平流層中臭氧濃度相對較高的部分,其主要作用是吸收短波紫外線。但由於人們工業生產中產生的廢棄物,如氟氯碳化物,對臭氧層有極大的破壞作用,造成南極上空臭氧層空洞逐年加大,使那裡的生物面臨過高紫外線照射的威脅,所以我們要呼籲人們重視這一現狀,否則到頭來威脅也會降臨到人類頭上。

氣體分類導航

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11種污染物危害人體

據世界衛生組織公布的《空氣品質標準》,臭氧、可吸入顆粒物(PM10、PM2.5)、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、揮發性有機污染物、鉛、苯並(a)芘、汞和二噁英11種污染物對人體均有較高程度的健康危害。

臭氧| 可吸入顆粒物| 二氧化硫| 二氧化氮| 一氧化碳| 揮發性有機污染物| | 苯並芘| | 二惡英

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