臭氧基础知识讲义.ppt

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1、臭氧基础知识,主讲：高立友2008.10,臭氧概述,臭氧（ OZONE），又名三原子氧，俗称“福氧、超氧、活氧”，分子式是 O3 。分子量47.9982（48），在常温下为蓝色气体，有类似鱼腥的气味。在标准状况下，密度 2.144g/L。由于接近地面的干燥空气，密度为1.293g/L，因此臭氧密度是空气的1.658倍。在 -195.4 时，液态臭氧密度为1.164g/ml。临界温度为 -12.1 ，临界压力为5.4510 6 帕。在冷水中的溶解度比氧气约大 10倍。 空气中含有 0.02PPm左右的臭氧。 一般情况下，空气中 1PPm臭氧可取2.14mg/m3 ，水中1PPm臭氧为1mg/L。

2、,臭氧概述,臭氧不稳定，在高温时会迅速分解，在常温下会缓慢分解为 (氧气)，在1%的臭氧水溶液中半衰期约16分钟，在空气中的半衰期约25分钟。 臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存 ，一般只能利用臭氧发生器现场生产，随产随用。,臭氧概述,臭氧是比氧气更强的氧化剂 ，且可以在较低温度下进行氧化。所以，臭氧的一切应用（消毒、灭菌、水净化、漂白、作氧化剂等）本质上都是利用其强氧化能力。由上可知，臭氧的强氧化性、常温作用性，特别是其“工作”后能还原为氧气，是其应用经久不衰，备受人类青脒的三大原因。 纯臭氧在受撞击、磨擦时会发生爆炸而分解 ，含高浓度臭氧溶液加热时易发生爆炸，但只要注意避免，此类事故即不易

3、发生臭氧用于空气消毒时，消毒现场不应有高浓度易燃易爆气体。 臭氧与水同存时为强烈漂白剂 ，其作用比氯气（ Cl 2 ）、双氧水（H 2 O 2 ）、二氧化硫（SO 2 ）快得多。,臭氧性质,一、物理性质 在 常温常压下，较低浓度的臭氧是无色气体，当浓度达到 15%时，呈现出淡蓝色。臭氧可溶于水，在常温常压下臭氧在水中的溶解度比氧高约13倍，比空气高25倍。但臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大，特别是有金属离子存在时，臭氧可迅速分解为氧，在纯水中分解较慢。臭氧的密度是2.14g/l(0C,0.1MP)，沸点是-111C，熔点是-192C。臭氧分子结构是不稳定的，它在水中比在空气中更容易自

4、行分解。臭氧虽然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在实用上它的溶解度甚小，因为他遵守亨利定律，其溶解度与体系中的分压和总压成比例。臭氧在空气中的含量极低，故分压也极低，那就会迫使水中臭氧从水和空气的界面上逸出，使水中臭氧浓度总是处于不断降低状态。,臭氧性质,二、化学性质 臭氧很不稳定，在常温下即可分解为氧气。臭氧、氯和二氧化氢的氧化势（还原电位）分别是2.07、1.36、1.28伏特，可见臭氧在处理水中是氧化力量最强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂。使臭氧分子结合在有机分子的双键上，生成臭氧化物。臭氧化物的自发性分裂产生一个羧基化合物和带有酸性和碱性基的两性离子，后者是不稳定的，

5、可分解成酸和醛。其反应式为： 2O3 3O2 285kJ （ 1-2 ）,臭氧消毒灭菌机理,臭氧是一种强氧化剂，臭氧灭菌过程属生物化学氧化反应， O 3 灭菌有以下三种方式: 臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶，使细菌灭活死亡。直接与细菌、病毒作用，破坏它们的细胞壁和 DNA和RNA，细菌的新陈代谢受到破坏，导致死亡。（DNA核糖核酸；RNA脱氧核糖核酸。病毒是由蛋白质包裹着一种核酸的大分子；病毒只含一种核酸）渗透胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生透性畸变，溶解死亡。,臭氧消毒灭菌的优势,高效性和广谱性 臭氧灭菌属溶菌级，杀菌彻底，无残留，杀菌广谱，可杀

6、灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等，并可破坏肉毒杆菌毒素， O 3 不仅对各种细菌有极强的杀灭作用，对杀死霉菌也很有效。绿色灭菌，无任何污染 臭氧稳定性差，很快自行分解为氧气和单个氧原子。单个氧原子又自行结合为氧分子，不存在任何有毒残留物，所以称无污染消毒灭菌剂。,臭氧消毒灭菌的优势,无死角 臭氧为气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间，灭菌无死角。 臭氧对热原的杀灭作用 热原属病毒，臭氧不仅可以直接杀灭病毒，还可以通过杀灭病毒所寄生的细菌和微生物的方式将热原杀灭。,臭氧的广泛用途,1 、食物净化： 由表及里的降解果蔬、粮食中残留的化肥、农药等有毒物质，清除肉、蛋中的抗生素、化学添加剂、激素等有害物质，

7、杀灭海鲜中容易引起中毒的嗜盐性菌，把住病从口入关。 （注意：臭氧可能不完全氧化农药乐果，产生有剧毒的氧化乐果！）2 、饮用水净化： 自来水经臭氧处理后是一种优质的生饮水。每升水只需通入 O3 2 分钟即可去除水中的余氯，杀菌、消毒、去味、去除重金属，防止致癌物质三氯甲烷的生成，增加水中含氧量，自制理想纯净的饮用水,臭氧的广泛用途,3 、消毒灭菌： 将清洗后的餐饮用具放入水中通入 O3 20 分钟，可去除洗涤剂残留物，杀灭细菌、病毒，替代电子消毒柜，避免餐饮用具传染疾病。还可对衣物、毛巾、抹布、袜子等进行水介质消毒、除味。 4 、空气净化： 将臭氧排气管挂在 1.7 米以上高度，排放 O3 20

8、-30 分钟，即可有效去除室内烟尘或装饰材料的异味，降尘灭菌，增加空气含氧量，清新空气，让您在家中享受到雨后森林般清新的空气（可用于家庭、办公室、会议室、娱乐场所的除烟、除尘、消毒、去味）。,臭氧的广泛用途,5 、果蔬保鲜、防霉： 家庭果蔬保鲜只需往袋装果蔬中通入 O3 2 分钟，可延长保鲜期 7 天，也可用于菜窖防霉、果蔬运输。 6 、洗浴、美容、保健： 洗臭氧浴在国外已成为时尚，通过臭氧浴治疗疾病已有多年历史，这是 O3 的又一神奇功效。经常洗臭氧浴能排除体内毒素，活化表皮细胞，消除痤疮，美白皮肤，对风湿病、皮肤病、妇科病、糖尿病及灰指甲等有良好疗效。,臭氧的广泛用途,7 、养鱼、浇花：

9、浇花、大棚蔬菜的喷灌，能避免虫害，减少农药使用量。 养鱼、水产养殖， O3 进入水中释放出初生态氧，消灭细菌、病毒，氧化杂质，防止水质腐坏变质，增加水中养份。 8 、除臭： 因臭氧有很强的氧化分解能力，可迅速而彻底的消除空气中、水中的各种异味。,消毒级别和消毒级别的具体规定,消毒级别即“洁净级别”。各国 GMP对洁净室中空气浮游菌及表面细菌有严格的规定，如USP（美国药典）1991年10月对洁净级别提出了建议（即洁净环境中的细菌允许值）。 细菌允许值（见下表）注： cfu菌落数；inch 2 平方英寸,消毒级别和消毒级别的具体规定,臭氧消毒灭菌对环境的要求,臭氧发生器不宜在以下场所使用： (1

10、)有易燃、易爆气体直接接触的场所（如需使用应预先进行气体置转换）；(2) 粉尘过多的场所； (3) 50 以上或-20 以下的场所。,传统的消毒灭菌方法及其优缺点介 绍,在空气和物体表面灭菌方面： 紫外线 优点是价格便宜，安装更换方便。但缺点较多： 不彻底 紫外线灭菌属杀菌级，不能干净彻底的杀灭细菌对病毒基本没有杀灭作用。对霉菌的作用很差，是大肠杆菌的几十分之一。 有死角 紫外线杀菌，光线照射不到的地方没有效果。超过紫外灯光源1.5米以外的范围基本无 效。有衰退 紫外线的杀菌能力随时间的增加而减退。穿透力极弱 紫外线穿透力极弱，一张纸、一层布，甚至灰尘和湿度都影响效果，只适用于表面杀菌。,传统

11、的消毒灭菌方法及其优缺点介 绍,化学熏蒸 利用甲醛、环氧乙烷等消毒液蒸发产生气体来熏蒸，这种方法的优点是具有一定的长效性。缺点是： 不彻底 化学熏蒸同样存在着不彻底的弊端，细菌的繁殖是惊人的；如大肠杆菌在 37 条件下，单个细菌24小时后可产生4722*10 21 个后代，采用化学熏蒸因杀菌不彻底，留下“祸根”，杀菌之后时间不长，细菌就繁殖超标。对抗药性强的细菌和病毒效果更差，甚至无效。 工作量大 无残留污染损害人体健康，有较重的令人难以忍受异味。,传统的消毒灭菌方法及其优缺点介 绍,在饮用水消毒方面有： 紫外线 紫外线对水消毒不仅存在和空气相同的缺点，并且对芽孢没有杀灭作用；另外紫外线消毒水

12、处理水量小，质量检测大多细菌超标，国家已明令禁止。 加氯气（ Cl 2）缺点是： 经氯消毒的水存在残余污染，对人体有伤害，并有异味。 可能产生氯化氢等化合物，其中一些是已知的致癌化合物。 加次氯酸盐 缺点是：存在残余毒素（二次污染）。,臭氧灭菌的缺点及防范,（ 1）臭氧对物体有氧化性，主要是对天然橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水汽存在时）有一定的腐蚀。对于其他材料因臭氧灭菌时间短腐蚀微弱可忽略不计。 （ 2）臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆炸极限的易燃性气体。（ 3）臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌杀灭能力低。,臭氧的安全性,臭氧是无毒物质安全气体，谈到它的毒性主要是其强氧化力，在浓度高于1

13、.5ppm以上时，人员须离开现场，原因是臭氧刺激人的呼吸系统，严重会造成伤害，为此，臭氧工业协会制定卫生标准：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。,臭氧的安全性,臭氧浓度为 6.2510 -6 mol/L(0.3mg/m3 ) 时，对眼、鼻、喉有刺激的感觉；浓度 (6.25-62.5)10 -5 mol/L(3 30mg/m3 ) 时，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为

14、 3.12510 -4 1.2510 -3 mol/L(15 60mg/m 3 ) 时 , 则对人体有危害。其毒性还和接触时间有关，例如长期接触 1.74810 -7 mol/L(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。因此，臭氧浓度的允许值定为 4.4610 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很浓，浓度为 4.4610 -9 mol/L(0.1ppm) 时，人们就感觉到.,臭氧的安全性,文献报告，臭氧浓度在0.02ppm时，嗅觉灵敏的人便可察觉，称为感觉临界值，浓度在0.15ppm时为嗅觉临界值，一般人都能嗅出，也是卫生标准点。当浓度达到1-10ppm时，称为刺激范围，10ppm以上时为中毒限。 事实上安全使用臭氧0.1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，有人把臭氧比作美酒，是有其道理的。臭氧应用一百多年来，至今世界上无一例因臭氧中毒死亡事故发生。,thanks,