什麽是臭氧（O3）？

2019-08-14 10:29:30 admin

“臭氧”一詞因“保護大氣層”宣傳而廣為人知。由於臭（chòu）氧冰箱（xiāng）除臭器、臭氧消毒碗（wǎn）櫃（guì）等家電（diàn）產品上市（shì），人們對臭氧應用也逐漸熟悉。
臭氧具有獨特的腥味。最初人們正是根（gēn）據這種氣味發現這種新物質的。1840年，德國科學家舒貝因（Schonbein）向慕尼黑科學院提出的報告裏宣布發現了臭氧。他根據電解與火花放電實（shí）驗產生的氣味與雷電之後空（kōng）氣中的（de）腥臭氣味相同，判定（dìng）這種氣（qì）味是由一種新物質（zhì）產生的，並對此新（xīn）物質命名為“OZONE”---臭（chòu）氧，該詞依據希（xī）臘語Ozein（臭氣）一（yī）詞音譯的
臭氧被正式發現（xiàn）後的六十年裏，各國科學（xué）家（jiā）研（yán）究確定了臭氧為三個氧原子的結構及其物理、化學特性參（cān）數，並進行了人工產生臭氧的裝置-----臭氧發生器的研製與臭氧應用實驗。1904年，德（dé）.拉.庫克斯（de la coux）出版了長達557頁（yè）的臭氧技術與應用的參（cān）考書（shū）。
臭氧的性質：
臭氧O3是（shì）氧氣O2的同素異形體（tǐ），組成元（yuán）素相同，構成形態相異（yì），性（xìng）質差異很大。
表1 氧和臭氧的（de）主要性（xìng）質
氧臭氧
分子式 O2 O3
分子量 32 48
一（yī）般情況下的形態氣態氣態
氣味無腥臭味
氣體顏色無色淡藍色（sè）
液體（tǐ）顏色（sè）淡藍色暗藍色
1大氣壓，00C時的溶解（jiě）度（ml/L水（shuǐ）） 49.1 640
穩（wěn）定性穩定易分解
1大氣壓，00C時的密度（dù） 1.429 2.144
以空氣（qì）為基準時的密度 1.103 1.658
臭氧（yǎng）的化學（xué）性質是它的氧化能力很強，其（qí）氧化（huà）還原電（diàn）位僅次於F2。這可從表2中看出。
表（biǎo）2 氧化還原電位比較
名稱分子式標準電極電位（伏）
氟 F2 2.87

臭氧 O3
2.07
過氧化氫 H2O2
1.78

高（gāo）錳酸離子 MnO4
1.67

二氧化氯 CLO2
1.50

氯 CL2
1.36

氧 O2 1.23
臭（chòu）氧（yǎng）應用按用途分為（wéi）水處理、化學氧化、食（shí）品加工與醫療四個領域（yù），各領域應用研究與適用設備開發都達到了很高的水（shuǐ）平。世界已形成了獨立的臭氧技術產業（yè）部門，1973年建立了國際臭氧協會(IOA),該協會兩年舉辦一（yī）次國際會議交流（liú）各國發展臭氧技術的論文（wén）、報告，IOA的各地區組織也分別組織技術（shù）交流活動。
1、水（shuǐ）處理
臭氧在水中對細菌、病毒等微（wēi）生物（wù）殺滅率高、速度（dù）快，對有機化合物等（děng）汙染（rǎn）物質去（qù）除徹底而又不產生（shēng）二次汙染，因此飲用水殺（shā）菌消毒是臭氧應用（yòng）的最主要部門（mén），自來水行業是臭氧的最大市場。
氯消毒在自來水廠應用是很普遍的。但臭氧對細菌（jun1）的殺滅率更高，殺（shā）滅速（sù）度更快。氯消毒對水（shuǐ）質pH值（zhí）改變特別敏感，pH值由7.5變到8.0氯的投加（jiā）量要加大（dà）2.5倍，而臭氧投加量改變不大。目前使用臭氧代替氯消毒最主要的因（yīn）素，也是傳統使用氯消毒的美國、日本等國家都在快速（sù）發展采用臭氧處理自來水的主要（yào）原因，在於隨著水源受有機化學工業（yè）產物汙染，氯消毒後會產生氯仿、溴二氯甲烷、四氯化碳（tàn）等氯化（huà）有機物（THM），這些物（wù）質具有（yǒu）致癌性，而臭氧（yǎng）處理中氧化作用不（bú）產（chǎn）生二次汙染化合物（wù）。
我（wǒ）國瓶裝（zhuāng）水采用臭氧殺菌淨化（huà）工藝最（zuì）為普（pǔ）遍、積極，粗略估算，礦泉水、純水、潔淨水廠（chǎng）一千多家，約60%已采用（yòng）臭氧殺菌工（gōng）藝。由於技術監督、防疫部門已形成共識，沒有臭氧設備的瓶（píng）裝水廠很難在市場上競爭。隨著（zhe）瓶裝水市場的發展，國內發展了一大批（pī）臭氧設備生產企業。臭氧發生器、投加混合設（shè）備品種繁多，質（zhì）量參差不齊（qí），甚至虛報假冒，使瓶裝水質量得不到保證（zhèng）。其關鍵在於處理水應達到0.3~0.5mg/L的臭氧溶解度值（zhí），這首先要求投加臭（chòu）氧（yǎng）量應滿足1m3水2g臭氧的條件，同時必須保證水----氣充分接觸並保持一定的（de）時間。根據實踐經驗，臭氧發生濃度高於8mg/L時容易達到（dào）溶解（jiě）度要求。
汙水處理包括城市汙水、工業汙（wū）水（shuǐ）與醫療汙水的處理，主要（yào）目的為殺菌消毒（dú）、去除汙染物質並脫色除味（wèi）以達到排放標準。近幾年由於水資源（yuán）匾（biǎn）乏，行業主管部門製定了工業、生活汙水回（huí）用的法規，提（tí）高了處理（lǐ）標準。
美國在本世紀七十年代初開始利用臭氧處理生活汙水，其主要的目的為消（xiāo）毒（dú）並降低生（shēng）物耗（hào）氧量（BOD）和化學耗（hào）氧量（COD），去除亞硝（xiāo）酸鹽、懸（xuán）浮固體及（jí）脫色，已達到全麵生產應用的水平。日本則在缺水（shuǐ）地區（qū）進行（háng）汙水（shuǐ）臭氧處理後作為非食用水（即中水）循環使用。
工業汙水臭氧用來對電鍍含氰汙水（shuǐ）氧化（huà）、紡織印染（rǎn）汙水脫色、精煉汙水去酚、烷類物（wù）質等。美、日、德（dé）、法等（děng）國近（jìn）年（nián）都建立了大規模的汙（wū）水處（chù）理廠，我國煉油、印染行業也有試驗性應用。
臭氧在飲用水處理中的作用表
細菌消毒溶解有機物的微凝聚作用（氧化）
病毒滅活
無機物（wù）氧化

可溶性鐵和（或（huò））錳（měng）的氧化
氰化物

去絡合有機結合（hé）錳（měng）（氧化）
硫化物

除色（氧化）亞硝酸鹽
除臭（chòu）、除味（氧化）
去除懸（xuán）浮（fú）固體（tǐ）或濁度（氧化）

除藻（zǎo）類
生物過程預處理（氧化）

有機物氧化
砂（shā）

酚
無煙煤

洗滌劑
粒壯活性碳
農藥（yào）
遊泳池水臭氧（yǎng）消毒應用廣泛，其處理效果和優點已被公認，國外應用極為普遍。我國（guó）廣州天河遊泳館、北京亞運村英東遊泳館等都采用臭氧（yǎng）消毒，池水清（qīng）澈透明，徹底解決了氯消毒刺激眼睛、皮膚及使頭發變黃的問題。
目（mù）前美國冷卻塔協會推（tuī）薦臭氧處理冷卻循環水技（jì）術（shù），可以達到（dào）阻垢、除垢、殺菌除藻、防腐蝕與穩定（dìng）水質的目（mù）的，美國臭氧公司已有計算機（jī）控製檢測的臭氧冷卻循環水係統在運行，我國很多單位在進行實驗研究，總結經驗。
2 化學氧化
臭（chòu）氧作為氧化劑、催化劑（jì）和精製劑而應用於化工、石油、造（zào）紙、紡織和製藥、香料行業。臭氧的強氧化能力（lì）很容易打斷烯烴、炔（quē）烴（tīng）類有機物的碳鏈結合鍵，使其部分氧化後組合成新的（de）化合物。
新（xīn）型材料炭素纖維經臭氧表麵處理後品質提高;塑料薄膜臭氧處理後，提高了表麵印（yìn）刷著色能力;紙漿漂白在挪威（wēi）已發展到生產（chǎn）實驗階段。
在生物、化學汙染氣體淨化方麵，臭氧發揮了重要作用。皮毛（máo）、腸衣與魚類加工廠的惡臭，橡膠、化工廠的（de）汙染氣體均可通過臭氧（yǎng）分解除（chú）味。
臭氧可化解芥子氣、沙林等化學毒劑（jì）。
臭氧（yǎng）對農藥的合成產生（shēng）催化作用，對某（mǒu）些農藥（yào）的殘（cán）留又可以（yǐ）氧化分解。
3 食品行業的應（yīng）用
臭氧的強殺菌能力及無殘餘汙染優點使其在食品行業的消毒除味、防黴保鮮方麵得到廣泛的應（yīng）用。
1904年就有利用臭氧保（bǎo）存（cún）牛奶、肉製品、奶酪、蛋白等食品的報（bào）道，1909年法國德波涅冷凍廠正式使用臭氧對冷卻肉表麵殺菌，取得了微生物數量顯著減少的效果。1928年英國人在天（tiān）津建立“合記蛋廠”，其打蛋車間就利用臭（chòu）氧消毒（dú）。三十年（nián）代末，美國80%的冷藏蛋庫都裝有臭氧（yǎng）發生器，提高了雞蛋的貯藏期。特別值得指出的是，美國食品與醫藥管理局（FDA）一九九七年四月，修改了一直把臭氧作為“食品添加劑”限製使用的規定，允許不必申（shēn）請即可在食品加工、貯藏中使用臭氧。這是臭氧技術發展的裏程碑。對美國及許多國（guó）家的食（shí）品加工（gōng）技術進步，提高食品質量，具（jù）有重大作用。
4 醫療應用
對病房、手術（shù）室空氣進（jìn）行消毒在（zài）我國是推廣（guǎng）臭氧的主要方向，而（ér）國外則開（kāi）展（zhǎn）了很多治（zhì）療的應用研究實驗。德國、瑞士、俄羅斯、法國及意大利的內科和牙科醫生，多（duō）年來都（dōu）在運用臭氧進（jìn）行（háng）治療，如口腔手術和鋃牙用（yòng）臭氧水保持口腔無菌，采用臭氧與放射治療合用治療癌症，喝臭氧水治療婦女病，注射臭氧氣（qì）體治（zhì）療（liáo）瘺痔、靜脈（mò）曲張等。
正確使（shǐ）用臭氧安全無害（hài）
臭氧在我國許多行業應用已取得良好效果，逐漸為人們所了解（jiě）、接受。但在使用安全性（xìng）與生理損（sǔn）害方麵還有的人心存疑慮，應以科（kē）學的（de）態度回答這些問題。
1 臭氧是安全氣體
在介紹臭氧性質的（de）資料中常提（tí）到低溫凝聚的（de）臭氧和20%濃度臭氧與（yǔ）氧氣混合氣體存在（zài）爆（bào）炸的可能性。在實際應用中臭氧濃度很低，如作水處理應用的高濃度大型臭氧發生器（qì）濃度目前最（zuì）高為70mg/L（氧氣源5%濃度），作為空氣處理應用的發生器濃度隻有（yǒu）200mg/m3，都比爆炸危險濃（nóng）度低的多，因此說17c.com應用的臭氧為安（ān）全氣體。
值得注意（yì）的是使用（yòng）氧氣源的確大型臭（chòu）氧（yǎng）係統應（yīng）該嚴（yán）格按照氧氣安全標準設計（jì）與運行。目前在供（gòng）氣管路（lù）中安（ān）裝烴類檢測儀作為檢測報（bào）警（jǐng）儀器，以防止氧氣爆炸危險（xiǎn）事故。
在百年的臭氧應用曆史中（zhōng），還沒有報道過臭氧爆炸的事例。
2 衛生標（biāo）準（zhǔn）與健康保護
臭氧作為氣（qì）體殺菌劑，依靠其氧化性產生對病毒、細菌及黴菌等微生物的強殺滅作用。同任何消毒劑一樣，對（duì）動物與人造成一定的生理反應（yīng）甚至損害，但臭（chòu）氧比常用消毒劑要小（xiǎo）的（de）多，防保也容易（yì）得多。
各國（guó）科（kē）學界（jiè）對臭氧（yǎng）產生的生理（lǐ）損害作用（yòng）進行了長時間深入的研究（jiū），並製定了相應的衛生標準（zhǔn），以保證應用人員的健康。
臭氧（yǎng）工業衛生標準：
國（guó）際臭氧協會：0.1，接觸10小（xiǎo）時
美國：0.1 接觸8小時
德國、法國、日本：0.1
中國：0.15
研究實驗是多方麵的，從1950年開始了包（bāo）括按年（nián）齡（líng）分組進行臭氧接觸以確定人的生理反應的研究。在大（dà）量實驗數據的基礎上（shàng）眾多研究者按照K=c(濃度)*t(時間)公式建立了人的生理反應與健康防護對臭氧濃度關係的線圖。此圖清楚地表明人們在臭（chòu）氧（yǎng）環境裏的生理反應與損害程度為濃（nóng）度同時間的乘積，說明（míng）較高濃度下接觸時間短不會（huì）產生明顯影響，而隨濃度低但時間長則可能影響明顯。

圖中刺激作用區以下（xià）範圍為無損害區，即離開臭氧環境就很快得以恢複（fù）的影響區（qū）。圖內縮指（zhǐ）“感覺”為嗅到臭氧的特異性氣味;“刺激”是呼吸道黏（nián）膜有反應，感到口幹、咳嗽、較強刺激（jī）有嗓子痛、疲（pí）乏等感（gǎn）覺，需要幾（jǐ）個小時得以恢複。文獻明確指出刺激作用區以上部（bù）分（中毒區）為推測值。至今（jīn）世界上無一例因（yīn）臭氧中毒死亡事故。
由於人們的（de）嗅覺可感受的臭氧濃度低於衛生安全標準，這樣臭氧工作區內（nèi）任何人員在明顯感受到臭氧的刺激作用後會自動回避或采取技術措施（shī）消除泄露（lù）故障，而不會產生“乘積”積累損害。
臭氧作為消毒劑，殺菌能力強，使用濃度低，能自行分解（jiě）無殘餘汙（wū）染，接觸後的不（bú）適（shì）感離開（kāi）現場立即消失等優點，是甲醛（福爾馬林），過氧乙酸，高錳酸鉀等（děng）常用消毒劑無法比擬的。要求工作人員在場時直接消毒是不合理（lǐ）的。正確（què）應用臭氧即可保證健康（kāng）不受損害。
臭氧（yǎng）不是萬能（néng）的，也不是完美無缺的。應以科學（xué）的態度和方法宣傳、推廣與應用臭氧，提高與發展我國的（de）臭氧技術水平。