诠释臭氧
data/attachment/portal/201111/06/152114fz5mfofsemu8srsf.jpg臭氧机
1840年德国科学家舒贝因在向幕尼黑科学院提出的报告里宣布发现了臭氧。
臭氧的英文名字叫OZONE，分子式O3，分子量48，是氧气（O2）的同素异形体，由三个氧原子组成，又称富氧、三子氧、超氧。
臭氧的特性
臭氧是由一个氧分子（O2）携带一个氧原子（O）组成，是氧气的同素异形体。与氧气相比，臭氧比重大。有色、有味。在常温下是淡蓝色，草腥味。雷电过后，时可闻到其气味。1ppm臭氧=1.963mg/m3。标准状态下，臭氧密度ρ=2.144g/l，空气ρ=1.293g/l。臭氧在水中的溶解度大约是氧的10—15倍，在水中稳定性较差。
臭氧易分解，不稳定参比状态下臭氧的半衰期为22~25分钟，一个小时的衰退率为61%，在1%的臭氧水溶液中半衰期约为16分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。
臭氧具有不稳定性。由于臭氧（O3）是由氧分子携带一个氧原子组成，决定了它只是一种暂存形态，携带的氧原子除氧化用掉外，剩余的又组合为氧气（O2）进入稳定状态。所以臭氧工作中没有二次污染产生，这是臭氧技术应用的最大优越性。
臭氧具有很强的氧化能力。
臭氧的功用
臭氧具有强氧化性，有四大功用：氧化、灭菌、脱色、除味。
臭氧的应用主要是灭菌消毒。这主要是因为臭氧有极强的氧化能力，臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒、病原体等微生物产生生化反应。臭氧具有很高的能量，在常温、常压下很快自行分解为氧（O2）和单个氧原子（O），单个氧原子具有很强的活性，对细菌、病毒、病原体等微生物具有较强的氧化作用。
国际卫生组织对其灭菌功效曾归纳比较，臭氧与其它杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为：臭氧（O3）>次氯酸（HCLO）>二氧化氯（CLO2）>银离子（Ag+）>次氯酸根（CLO）>高铁酸盐（Fe3+）>氯胺（NHCl3）。
臭氧是广谱、高效快速杀菌剂，可以迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒、病原体及微生物。可以在较短时间内破坏细菌、病毒和其他微生物的生物结构，刺破细胞壁，使之失去生存能力，当其浓度达到一定值后，杀菌消毒甚至可以瞬间完成。
据国际公认的臭氧灭菌消毒实验数据表明：当加时到4分钟、投加浓度为12.6mg/L时，对冠状病毒的杀灭率为100%；当加时到3分钟、投加浓度为4mg/L时，对HIV的杀灭率为100%；当加时到20分钟，投加浓度为10mg/m3时，对乙肝表面抗原的杀灭率为99.9%；当加时到10分钟、投加浓度为8mg/m3时，对支原体、衣原体等病原体的杀灭率为99.85%……
臭氧作为性能优良的消毒手段，在制药企业GMP、医疗卫生场所、食品加工车间和居民日常生活等许多领域都大规模应用，被称为“绿色消毒剂”，在卫生部《消毒技术规范》等国家技术标准中对臭氧杀菌消毒都有明确的肯定。
臭氧的消毒灭菌机理
臭氧杀菌机理以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。而臭氧灭活病毒则认为氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。
臭氧水杀灭情况有些不同，其氧化反应有两种，微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应，又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应，由于羟基OH为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧水的杀菌速度极快。
臭氧能氧化分解细菌、病毒内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，并直接与细菌、病毒发生作用，氧化并穿透其细胞壁，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏，而夺取细菌病毒的生命。同时还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞溶解性死亡，并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热源（内毒素）等溶解死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌型、杀菌和溶菌型三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌型剂体，可以达到“彻底、永久地消灭物体内部所有微生物的目的”。而且它的作用是瞬间完成的。
臭氧灭菌机理：
臭氧灭菌的过程属于生物化学氧化反应，臭氧灭菌有以下三种形式：①臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶；②直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞壁和DNA和RNA，分解蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏；③渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因，寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。由此可见，臭氧灭菌属于溶菌，是三种灭菌方式中最彻底的形式。既然臭氧能杀死病毒、细菌，那么会不会也把健康的细胞杀死呢？不会，因为健康细胞具有强大的平衡酶系统,因而臭氧对健康细胞无害。
臭氧浓度与作用
根据清华大学编的《臭氧技术应用文集》一书，将有关臭氧应用浓度按安全浓度空气、应用浓度、水中应用浓度、环境浓度及感知浓度，分类摘录，以便在应用中查找。安全浓度人们允许接触的臭氧浓度不大于0.2mg/m3。
臭氧工业卫生标准：国际臭氧协会：0.1ppm，接触10小时美国：0.1ppm，接触8小时德、法、日本：0.1ppm中国：0.15ppm
家用臭氧消毒柜外臭氧泄漏量不得超过0.2mg/m3（指1.5米以外），消毒一个周期后残留浓度不得大于0.2mg/m3。
动物试验表明，臭氧毒性的起点浓度为0.3ppm，而人对空气中臭氧可嗅知的浓度为0.02～0.04ppm，根据臭氧对肺功能毒性的试验结果，提出1.5～2.0ppm为臭氧允许浓度的上限。卫生部规定臭氧最高允许浓度为0.2mg/m3。
空气应用浓度
作为空气除味与杀菌，要求臭氧浓度较低，如0.5ppm（1mg/m3），而物品表面消毒（杀灭微生物和去除化学污染）则要求提高几十倍的臭氧浓度。
空气应用具氧浓度在1mg/m3～10mg/m3之间。
温度低，湿度大则杀灭效果好，尤其是湿度，相对湿度小于45%，臭氧对空气中悬浮微生物几乎没有杀灭作用。在60%时才逐渐增强，在95%时达到最大值。
用臭氧消毒食品加工车间，0.5～1.0ppm即可杀灭空气中的80%的自然菌。
冷库消毒要求臭氧浓度6～10ppm，停机后封库24小时以上细菌杀灭率90%左右，霉菌杀灭率80%左右。
在水果贮藏期间，可用2～3ppm的臭氧可使霉菌的生长受到抑制，贮藏期可延长一倍。
水中应用浓度
水应用中臭氧溶解度在0.1mg/L～10mg/L之间。低值作为水消毒净化要求的最低浓度，高值作为“臭氧水消毒剂”可达到的浓度值。
自来水臭氧睁化，国际常规标准为0.4mg/L的溶解度值，保持4分钟，即CT值为1.6。
水中余臭氧浓度保持在0.1～0.5mg/L作用5～10min可达消毒目的。
臭氧水消毒灭菌是急速的，消毒作用在瞬间发生。清水中臭氧浓度一旦达到，在0.5～1分钟内就杀死细菌，在浓度达4mg/L，在1分钟内乙肝病毒灭活率为100%。
Herbold报道：20℃条件下，水中臭氧浓度达0.43mg/L时，可将大肠杆菌100%杀灭，10℃时仅需0.36mg/L即可全部杀灭。
臭氧浓度为0.25～38mg/L时，仅需几秒或几分钟完全灭活甲型肝炎病毒（HAV）。
矿泉水中臭氧溶解度在0.4～0.5mg/L时，即可满足杀菌保质要求。合理的臭氧投放量为1.5～2.0mg/L。
瓶装水处理应达0.3～0.5mg/L的臭氧溶解度值，要求投加臭氧应满足1m3水2gO3的发生量。根据实践经验，臭氧发生浓度高于8mg/L时容易达到浓度。
附国际通行臭氧安全标准：
国际臭氧协会：0.1ppm，接触10小时
美国：0.1ppm，接触8小时
德、法、日等国：0.1ppm，接触10小时
中国：0.15ppm，接触8小时
以上是人在臭氧化气体环境下的安全卫生标准，其浓度与接触时间的乘积可视为基准点。
臭氧发生器的种类和特点
按臭氧产生的方式划分，目前的臭氧发生器主要有三种：高压放电式、紫外线照射式、电解式。
一、高压放电式发生器
该类臭氧发生器是使用一定频率的高压电流制造高压电晕电场，使电场内或电场周围的氧分子发生电化学反应，从而制造臭氧。
这种臭氧发生器具有技术成熟、工作稳定、使用寿命长、臭氧产量大（单机可达1Kg/h）等优点，所以是国内外相关行业使用最广泛的臭氧发生器。
在高压放电式臭氧发生器中又分为以下几种类型：
1、按发生器的高压电频率划分，有工频(50-60Hz)、中频(400-1000Hz)和高频(＞1000Hz)三种。工频发生器由于体积大、功耗高等缺点，目前已基本退出市场。中、高频发生器具有体积小、功耗低、臭氧产量大等优点，是现在最常用的产品。
2、按使用的气体原料划分，有氧气型和空气型两种。氧气型通常是由氧气瓶或制氧机供应氧气。空气型通常是使用空气（如压缩空气）作为原料。由于臭氧是靠氧气来产生的，而空气中氧气的含量只有21%，所以空气型发生器产生的臭氧浓度比较低，同时还会衍生氮化物。而瓶装或制氧机的氧气纯度都在90%以上，所以氧气型发生器的臭氧浓度较高。在环境消毒时，通常使用空气型发生器。在水处理时，应优先考虑氧气型发生器。但如果消毒饮用水时，发生器需要配合旧式臭氧混合塔使用，则只能选用空气型。
3、按冷却方式划分，有水冷型和风冷型。臭氧发生器工作时会产生大量的热能，需要冷却，否则臭氧会因高温而边产生边分解。水冷型发生器冷却效果好，工作稳定，臭氧无衰减，并能长时间连续工作，但结构复杂，成本稍高。风冷型冷却效果不够理想，臭氧衰减明显。总体性能稳定的高性能臭氧发生器通常都是水冷式的。风冷一般只用于臭氧产量较小的中低档臭氧发生器。在选用发生器时，应尽量选用水冷型的。需要提醒用户的是，国内某些厂家将本来是中低档结构的臭氧发生器，也简单加装了水冷却系统。但由于这种臭氧发生器的根本结构没有改变，所以性能不会得到提高。
4、按介电材料划分，常见的有石英管、陶瓷板、陶瓷管、玻璃管和搪瓷管等几种类型。其中石英管由于具有介电常数高、壁厚均匀、椭圆度好、耐高温、耐潮湿等特点而最常被一些高性能的臭氧发生器使用。陶瓷板易脆裂，只适用一些小型发生器。陶瓷管的壁厚和椭圆度不易控制，容易出现放电不均匀的问题，所以使用的不多。玻璃管和搪瓷管介电常数低，耐高温性能差，易炸裂，只有在一些低端发生器上使用。
5、按臭氧产生部件的结构划分，有密闭式和开放式两种。密闭式发生器的结构特点是密封体本身就是电极，臭氧能够集中使用，如用于水处理。开放式发生器的电极是裸露在空气中的，所产生的臭氧无法集中使用，通常只用于较小空间的空气净化或某些小型物品表面消毒。密闭式发生器可代替开放式发生器使用。密闭式发生器的成本远高于开放式发生器。值得注意的是，现在有些人把开放式发生器硬性封装起来，冒充密闭式发生器。这样做的结果是由于大量的热量无法及时散发，臭氧衰减严重，发生器也很快烧损。
二、紫外线式臭氧发生器
该类臭氧发生器是使用特定波长(185mm)的紫外线照射氧分子，使氧分子分解而产生臭氧。由于紫外线灯管体积大、臭氧产量低、使用寿命短，所以这种发生器使用范围较窄，常见于消毒碗柜上使用。
三、电解式发生器
该类臭氧发生器通常是通过电解纯净水而产生臭氧。这种发生器能制取高浓度的臭氧水，制造成本低，使用和维修简单。但由于有臭氧产量无法做大、电极使用寿命短、臭氧不容易收集等方面的缺点，其用途范围受到限制。目前这种发生器只是在一些特定的小型设备上或某些特定场所内使用，不具备取代高压放电式发生器的条件。
综上所述，性能比较优秀的臭氧发生器应具备以下特点：中高频高压放电式、石英介电管结构、水冷却、氧气型、密闭式。
臭氧混合方式
从目前世界的臭氧技术产业来看，以水处理的杀菌净化为主要市场，而水净化臭氧装置包括臭氧源与气水混合装置两部分。臭氧发生器应提供足够浓度与产量的臭氧，混合装置以高效率使臭氧溶解在水中，即达到一定的臭氧溶解度。因此，一台好的臭氧发生器必须要有优良的气水混合装置，使臭氧能高效地和水混合，使水中的臭氧溶解度能满足完全杀菌。
几种常见的混合装置比较：
一、传统的曝气法---历史悠久的传统混合方法。（布气板法、鼓泡塔法同理）
运行方式---气水顺流、逆流或多级串联交迭逆顺流，连续运行或间断批量运行。优点：能耗较低。缺点：喷头堵塞时布气不均匀，混合差，需要大型空压机和昂贵的氧化反应塔。
二、著名的文丘里射流混合法---安全、高效的混合方法。
运行方式---气水强制混合。优点：投资少，混合好，接触时间短，经射流混合器后臭氧在水中的臭氧浓度可为曝气法的数倍。本公司生产的气水射流混合器采用坚固的耐臭氧PVDF材料加工成形，体积小，使用方便，而且配有单向阀。
三、气液强力混合腔---安全、节能、效率极高的混合方法，为本公司研制的最新产品。
运行方式---充分利用水的紊流产生较大的负压，将臭氧吸入，在混合腔内产生涡流、旋转并相互碰撞。经实际使用证明，一级臭氧吸收率达90%以上，在相同臭氧发生系统的情况下，水中的臭氧溶解度为文丘里射流混合器的2倍左右。如利用本公司的SOZ-6G
臭氧发生系统处理2T水，水中的臭氧溶解度可达0.8--1.0mg/L以上。
气液强力混合腔外体采用304不锈钢制作，内腔采用316不锈钢和部分耐臭氧ABS材料制作，SSLW系列内腔采用不锈钢和耐臭氧PVDF材料制作，产品坚固耐用，无机械故障免维修，运行安装方便，为目前投资最少，混合效果最好的设备。
处理较大水量需定做。下表尺寸可能会有适当变动。
四、气液混合泵---安全、效率极高的混合方法
气液混合泵的吸入口可以利用负压作用吸入气体，高速旋转的泵叶轮将液体与气体混合搅拌，由于泵内的加压混合，气体与液体充分溶解，溶解效率高。一台气液混合泵即可进行气液吸引、混合、溶解并直接将高度溶解液送至使用点。但需要气液混合罐、出水压力节等才能达到最佳效果，我公司的高浓度臭氧水机采用气液混合泵。
五.高效混合接触塔----目前为止几乎为完美的混合方案，在国际上为可口可乐，康师傅等大型饮料企业广泛采用。在臭氧设备不变的情况下，使混合效率得到大幅度的提高，跟传统的曝气混合塔相比，至少提高80%以上，水中臭氧浓度可以达到10mg/l以上。
1.高效混合接触塔：直径600mm、800mm、1000mm、1200mm,1500mm,高度2500mm，不锈钢厚度≥2.5mm,304不锈钢（可以订做316不锈钢）。
高效混合接触塔内部结构示意图中未画出。进出水口尺寸为内丝DN50--DN200，自动排气阀口尺寸为内丝1/2英寸（4分）。
2.全套含高效混合接触塔，气水强力混合器，自动排气阀,不锈钢防回水筒。不锈钢加压泵另配。
产品作途：
进口臭氧老化试验箱用于测试橡胶在臭氧环境下的损坏程度。臭氧在大气中的含量很少却是橡胶龟裂的主要因素，臭氧老化箱模拟和强化大气中的臭氧条件，研究臭氧对橡胶的作用规律，快速鉴定和评价橡胶抗臭氧老化性能与抗臭氧剂防护效能的方法，进而采取有效的防老化措施，以提高橡胶制品的使用寿命