臭氧的用途

文章来源：奥诺臭氧 编辑：奥诺臭氧

（1）化学性质及功效
臭氧（O3）是氧的同素异形体，它是一种具有特殊气味的淡蓝色气体。分子结构呈三角形，键角为116°，其密度是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍。臭氧是一种强氧化剂，它在水中的氧化还原电位为2.07V，仅次于氟（2.5V），其氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），能破坏分解细菌的细胞壁，很快地扩散透进细胞内，氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶等，也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏细胞、核糖核酸（RNA），分解脱氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的代谢和繁殖过程遭到破坏。细菌被臭氧杀死是由细胞膜的断裂所致，这一过程被称为细胞消散，是由于细胞质在水中被粉碎引起的，在消散的条件下细胞不可能再生。应当指出，与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不受PH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600-3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的，在水中臭氧浓度0.3-2mg/L时，0.5-1min内就可以致死细菌。达到相同灭菌效果（如使大肠杆菌杀灭率达99%）所需臭氧水药剂量仅是氯的0.0048%。
臭氧对酵母和寄生生物等也有活性，例如可以用它去除以下类型的微生物和病毒。
①病毒 已经证明臭氧对病毒具有非常强的杀灭性，例如Poloi病毒在臭氧浓度为0.05-0.45mg/L时，2min就会失去活性。
②孢囊 在臭氧浓度为0.3mg/L下作用2.4min就被完全除掉。
③孢子 由于孢衣的保护，它比生长态菌的抗臭氧能力高出10-15倍。
④真菌 白色念珠菌（candida albicans）和青霉属菌（penicillium）能被杀灭。
⑤寄生生物 曼森氏血吸虫（schistosoma mansoni）在3min后被杀灭。
此外，臭氧还可以氧化、分解水中的污染物，在水处理中对除嗅味、脱色、杀菌、去除酚、氰、铁、锰和降低COD、BOD等都具有显著的效果。
应当注意，虽然臭氧是强氧化剂，但其氧化能力是有选择性的，像乙醇这种易被氧化的物质却不容易和臭氧作用。
（2）臭氧的发生及常用浓度
臭氧的半衰期仅为30-60min。由于它不稳定、易分解，无法作为一般的产品贮存，因此需在现场制造。用空气制成臭氧的浓度一般为10-20mg/L，用氧气制成臭氧的浓度为20-40mg/L。含有1%-4%（质量比）臭氧的空气可用于水的消毒处理。
产生臭氧的方法是用干燥空气或干燥氧气作原料，通过电晕放电法制得。另一个生产的臭氧的方法是电解法，将水电解变成氧元素，然后使其中的自由氧变成臭氧。

（3）残留臭氧去除法
经臭氧消毒处理过的水在投入药品生产前，应当将水中残存（过剩）的臭氧去除掉，以免影响产品质量。臭氧的残留量一般应控制在低于0.0005-0.5mg/L的水平。从理论说，去除或降低臭氧残留的方法有活性炭过滤、催化转换、热破坏、紫外线辐射等。然而在制药工艺应用最广的方法只是以催化分解为基础的紫外线法。具体做法是在管道系统中的第一个用水点前安装一个紫外杀菌器，当开始用水或生产前，先打开紫外灯即可。晚上或周末不生产时，则可将紫外灯关闭。一般消除1mg/L臭氧残留所需的紫外线照射量为90000µW·s/cm2。
（4）注意事项
臭氧最适用于水质及用水量比较稳定的系统，当其发生变化时应及时调整臭氧的用量。在实际生产中，及时进行调节有一定的困难。
另一个须考虑的问题是水中有机物的含量，当水的混浊度小于5mg/L时，对臭氧消毒灭菌的效果影响极微，混浊度增大，影响消毒效果。如果有机物含量很高时，臭氧的消耗量将会升高，其消毒能力则下降，因为臭氧将首先消耗在有机物上，而不是杀灭细菌方面。因此，国外制药业在制药用水系统中增加了总机碳（TOC）的监控项目。但糟糕的是，在受到严重有机物污染的进水中用臭氧处理后，大的有机物分子会破裂成微生物新陈代谢的营养源，因此，在没有维持管网臭氧浓度的情况下，反会使得粘泥增多，进而使水质恶化。
在许多方面，作为消毒剂的臭氧和氯气，它们的优点是互补的。臭氧具有快速杀菌和灭活病毒的作用，对于除嗅、味和色度，一般都有好的效果。氯气则具有持久、灵活、可控制的杀菌作用，在管网系统中可连续使用。所以臭氧和氯气结合起来使用，看来是水系统消毒最为理想的方式。
臭氧消毒方法的优越性
1、优于化学消毒方法：臭氧作为高效广谱无残留污染的气体消毒剂比食品行业常用的消毒剂具有特殊的优越性。与过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛（福尔马林）、二氧化硫等化学消毒剂相比，其杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其他消毒剂。
臭氧会自行分解为氧气，不产生残留污染，消毒后不需通风换气。常规消毒均需通风换气或化学中和，麻烦而又降低消毒效果。臭氧可直接对食品使用作杀菌或防霉保鲜，为干法消毒，简单易行。臭氧杀菌浓度对食品是极微弱的氧化浓度，对食品无害。
2、优于紫外线照射
(1) 臭氧到处渗透，没有死角。紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度标准才有杀菌效果。食品车间一般比较高大，致使紫外线照射强度远远不够，特别是距离远，照射产生很大死角，如加工案板下部等。臭氧为气体，渗透性强，扩散性好，浓度均匀，没有死角；
(2) 杀菌速度快。紫外线照射杀菌需要较长的作用时间，一般要照射6小时以上，而符合标准浓度的臭氧只需开机1小时以上；
(3) 高湿度下杀菌效果更好。紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降，湿度达到80%以上时反可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高，杀菌效果越好。这是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏，这一特性对于食品行业中普遍存在的高湿环境特别适合；
(4) 有低浓度保洁功能。紫外线照射时生产人员必须离开现场，照射完成后无法用低功率的紫外线照射保洁；臭氧消毒时生产人员必须离开现场，消毒完成后可以调低臭氧发生量，用符合国家卫生标准的低浓度臭氧继续保持生产车间的空气清洁。
3、除臭净化效果极好
臭氧依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其其它气味的有机或无机物质后达到脱臭效果，将臭味根源物质分解成无害物质。例如：将氨氧化成二氧化碳和水。

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