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臭氧

《臭氧治疗学》[意]VelioBocci [译]李庆祥王燕申北京大学医学出版社

臭氧(ozone，03)是一种强氧化剂和催化剂，具有广谱、高效的杀菌作用。臭氧用于消毒已有近百年的历史，最初用于水消毒，现已成为重要的消毒方法。目前臭氧主要用于饮水消毒、污水处理、空气消毒、食品保鲜、冷藏冷冻物品除菌、医院消毒、家庭消毒等方面，在工农业中的应用也日趋广泛和深入。

一、理化性质

臭氧是由三个氧原子组成的氧(O2)的同素异形体，三个氧原子呈三角排列，夹角为

116。49，±30”)，O-O键长为o．1278±o．0003nm，常态下为淡蓝色气体，有特殊的刺激性，高压下可变成深褐色液体，臭氧在水中的溶解度为3%，是O的10倍，臭氧不稳定，

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易分解，在水中臭氧的半衰期与温度和pH值有关，pH值越高，分解越快；温度越高，分解也越快，在20℃，pH为7.6时半衰期约为21～22min。

臭氧具有极强的氧化能力，其标准氧化还原电位达2.07V，仅次于氟(2.87V)，大大高

于过氧化氢(1.78V)、二氧化氯(1.50V)和氯(1.36V)。这种强氧化性对微生物具有较强的杀灭作用。由于臭氧的不稳定性和毒性使其应用受限，现在新型臭氧发生方法的产生使它在消毒领域内的应用范围不断拓宽。

二、发生臭氧的方法

产生臭氧的方法很多，除了传统的方法如无声放电法、光化学紫外线法、电解法等外，随着工业的发展，环境要求和人们生活要求的提高，近年又发明了新的臭氧发生方法，克服了传统方法的某些局限，如电化学沿面放电法、陡变电场法等，但有的尚处于实验研究阶段。

（一）无声放电法

本法不能得到纯臭氧，只得到含臭氧的气体，原理是空气或氯气通过一对高压电极时氧分子在高速运动的电子的轰击下发生电离，使氯分子集合成臭氧。臭氧发生器主要有管式和板式两种，板式在高压电极板和低压电极板间形成放电空间，将氧电离成单个原子，再与氧分子结合成臭氧；管式有立管式和卧管式两种’在管周围形成放电空间，产生臭氧，板式臭氧发生器的臭氧产量高，但价格贵产量低，但价格便宜。本方法制取臭氧总体来说产率较低

（3％），而电能消耗又大，但仍是消毒中较常用的臭氧发生方法，目前我国已经有各种规格的管式臭氧发生器，功率分别为30W、15W、10W、8W、4W等。无声放电发在产生臭氧

的同时也产生氮氧化物（NO）。

x

（二）电解法

。电解法可能是最高效率的臭氧制取技术，比无声电法制作容易，体积小，重量轻，近年来，国外正在开发电解法产生臭氧的工程化技术。电解法不产生NO

。

x

（三）光化学法（紫外线法）

波长小于200nm的紫外线（主经是184.9nm的紫外线）可以使空气中的氧分子电离产生臭氧，这种方法臭氧产量低，在消毒中常联合紫外线共同起杀菌作用，如高臭氧紫外线灯。

(四）沿面放电法

高频陶瓷沿面放电等离子体臭氧发生技术是近年才发展起来的一种新型的臭氧发生方法，1987年由日本的增用闪一教授发明，它克服了无声放电法中空间气体导热性差，以致大量热量难以传导出去，造成放电空间气温大幅上升，加速已生成臭氧热分解的不足，把气体由柱状放电改成沿面放电，加上高频电压，使臭氧生成量大幅度提高，臭氧发生器的体积大大

缩小。高频陶瓷沿面放电臭氧生成技术主要有以下特点：①由柱状放电改成沿介质体表面放电，臭氧发生器的体积成数十倍地缩小；②采用沿面放电技术，使介质表面的热量迅速及时往外传导，避免了臭氧的再分解和还原，提高了臭氧的生产效率，降低了能耗；③采用高频高压电源，强化电晕放电，使臭氧的产量进一步提高，可产生20%的高浓度臭氧。该技术使臭氧发生器的小型化、微型化成为现实。

沿面放电技术产生臭氧的原理是：在高频高压强电场作用下，气体沿电介质表面发生脉冲电晕放电，产生低温等离子体，使氧分子在lOns内分解成单原子氧，在数lOns内与氧分子结合成臭氧。其中产生的低温等离子体的有些成分对微生物具有较强的杀灭作用，其在环境中的应用被誉为21世纪世界环境科学的四大关键技术之一。我们利用“沿面放电法等离子体臭氧发生技术”研制成了空气消毒器，结合了等离子体和臭氧的共同作用，很有可能将开辟消毒学新领域。另外，沿面放电等离子臭氧生成技术也已被应用于水消毒。

（五）陡变电场法

当高能电子在撤除强电场时，仍能维持撞击次 数，并形成大量低能电子，电子能量从104eV降为102eV时，电子的激化电离率增大近3个数量级。断电反而节能又提高效率，可见陡变电场可高效率地制取臭氧，将陡变电场用于沿面放电技术中，可使激化电离率提高，从而可进一步提高臭氧产率。但本方法尚未广泛使用。

三、对微生物的杀菌作用

臭氧是一种高效消毒剂，可以杀灭各种微生物。

（一）对