臭氧及其在各行业的应用简述.doc

臭氧及其在各行业的应用简述 摘要：臭氧是氧的同素异形体，有强氧化性，在消毒、灭菌方面应用广泛。本文简要概述了臭氧的基本理化特性，臭氧的产生，危害，浓度检测以及在各行业的应用。 关键词：臭氧，消毒，灭菌，应用臭氧是地球大气中一种微量气体，大气中90％以上的臭氧存在于平流层，离地面10～50千米，即大气臭氧层还有少部分的臭氧徘徊在近地面近年发现地面大气中的臭氧浓度有快速增高的趋势，其主要源于人类活动，汽车、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。随着汽车和工业排放的增加，臭氧已成为欧美、日本以及我国的许多城市中影响空气质量的主要污染物。 1. 臭氧的理化特性 臭氧（ozone，O3），是氧的同素异形体，是一种淡蓝色气体，液态呈深蓝色，固态紫黑色，有特殊臭味。臭氧密度为2.14g/L(0℃,0.1MP)，是氧气的1.5倍，在水中的溶解度是氧气的10倍，空气的25倍。沸点是-111℃，熔点是-192℃。臭氧很不稳定，在常温下即可分解为氧气，200℃时迅速分解；在冰中极为稳定，其半衰期为2000年。臭氧的氧化能力极强，对除金和铂外的几乎所有金属都有腐蚀作用，铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化臭氧对非金属材料也有强烈的腐蚀作用，可使许多有机色素脱色，侵蚀橡胶，很容易氧化有机不饱和化合物。 2. 臭氧的产生 臭氧的产生源于人类活动，汽车、燃料、石化等是臭氧的重要污染源。臭氧是光化学烟雾的主要成分，它不是被直接排放的，而是转化而成的，比如汽车排放的氮氧化物，只要在阳光辐射及适合的气象条件下就可以生成臭氧。 人工用臭氧是用干燥空气或氧气作原料，通过放电法制得；也可以用电解法，将水电解变成氧元素，然后使其中的自由氧变成臭氧。工业上，也用放电法，或在低温下电解稀硫酸，或将液体氧气加热都可制得臭氧[1]。 3. 臭氧的危害 臭氧对人体有毒，原因在于臭氧作为强氧化剂几乎能与任何生物组织反应。当臭氧被吸入呼吸道时，就会与呼吸道中的细胞、流体和组织反应，导致肺功能减弱和组织损伤。当臭氧浓度为0.3ppm时，能导致人皮肤刺痒，眼、鼻、喉受刺激；浓度为3～30ppm时，出现头疼及咳嗽、气短和胸痛等症状；浓度为15～60ppm时，会破坏人体的免疫机能，诱发淋巴细胞染色体病变，加速衰老，致使孕妇生畸形儿。其毒性还和接触时间有关，例如长期接触4ppm以下的臭氧会引起永久性心脏障碍，但接触20ppm以下的臭氧不超过2h，对人体无永久性危害。臭氧浓度的允许值为0.1ppm事实上安全使用0.1ppm臭氧完全可以保证人的健康不受危害，相反，在呼吸0.1ppm以下浓度臭氧时，对人体会有保健作用[2]。 地表臭氧除了对人体有损害，对农作物或森林也有害[3]，达到一定的浓度时还会造成环境污染。我国规定在居住环境，臭氧浓度超过0.15ppm时就构成空气污染；在作业场所，臭氧浓度超过0.2ppm时就构成污染。4. 臭氧浓度检测 测量臭氧在空气中及在水中的含量主要有化学分析法、物理分析法、物理化学分析法三类[4]。 4.1 化学分析法 4.1.1 碘量法臭氧使碘化钾溶液中的碘游离出来而显色，然后用硫代硫酸钠滴定还原至无色，以消耗的硫代硫酸钠量计算臭氧浓度。此法显色直观，设备便宜，缺点是易受其氧化剂如 NO、Cl2等物质的干扰，在重要检测时应减除其它氧化物质的影响。 4.1.2 比色法是利用臭氧对化学试剂反应发生的显色或脱色反应确定臭氧浓度。它可用碘化钾、邻联甲苯胺或靛染料等多种化学物质，可直接肉眼观察与标准色管或比色盘比较，也可用分光光度计检测。4.2 物理分析法主要是紫外吸收法[5]。利用臭氧对波长λ=254nm紫外光的最大吸收值，使紫外光在臭氧气氛中衰减，再经光电元件，电子电路，数据处理，数模转换得到数据输出，此方法精确，可连续在线测量。已被美国等先进工业国家选为标准方法，但该仪器价格较贵，一般作为生产、科研单位使用。 4.3 物理化学分析法靛蓝二磺酸钠（简称IDS）分光光度法[6]。其原理是臭氧多孔玻板吸收管中色IDS液，生成的用分光光度计在 610nm 处测吸光度，通过计算得出臭氧浓度。这种方法操作比较复杂，用于检测环境中臭氧浓度或作为基准用来标定物理方法仪器（低浓度）。IDS 法也被定为国家标准用来测定环境中的臭氧浓度（HJ504-2009）。 5 臭氧的应用 臭氧可以清除和杀灭空气、水、食物中的有毒物质和细菌，可除异味，在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原为氧，在被消毒物品上无残留，无二次污染，因此广泛应用于各种行业的消毒灭菌。 5.1 臭氧在水处理中的应用 5.1.1 臭氧在饮用水中的应用 在饮用水中采用生物接触氧化预处理和臭氧－活性炭联用技术[7]可以有化学氧化、物理吸附与生物降解三方面的作用，活性炭还可以有效的脱色、除味、除浊，是目前国际上最