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臭氧是氧氣的同素異形體，在常溫下,，它是一種有特殊臭味的

電子結構式

淡藍色氣體,。英文臭氧（Ozone）一詞源自希臘語ozon，意為“嗅”,。

臭氧主要存在于距地球表面20千米的同溫層下部的臭氧層中,，含量約50ppm,。它吸收對人體有害的短波紫外線，防止其到達地球,，以屏蔽地球表面生物,，不受紫外線侵害。[1] 

在大氣層中,，氧分子因高能量的輻射而分解為氧原子(O)，而氧原子與另一氧分子結合,，即生成臭氧,。臭氧又會與氧原子、氯或其他游離性物質反應而分解消失，由于這種反復不斷的生成和消失,，臭氧含量可維持在一定的均衡狀態(tài),。

臭氧輸送防腐高壓風機安全濃度

根據(jù)清華大學編的《臭氧技術應用文集》一書,，將有關臭氧應用濃度按安全濃度空氣、應用濃度,、水中應用濃度,、環(huán)境濃度及感知濃度，分類摘錄,，以便在應用中查找,。 安全濃度人們允許接觸的臭氧濃度不大于0.2mg/m3。

◎臭氧工業(yè)衛(wèi)生標準： 臭氧協(xié)會： 0.1 ppm,，接觸10小時； 美 國： 0.1 ppm,，接觸 8小時,， 德、法,、日 本： 0.1 ppm， 中國：0.15ppm,。

◎家用臭氧消毒柜外臭氧泄漏量不得超過0.2mg/m3（指1.5米以外）,，消毒一個周期后殘留濃度不得大于0.3mg/m3。

◎動物試驗表明,，臭氧毒性的起點濃度為0.3ppm,，而人對空氣中臭氧可嗅知的濃度為0.02～0.04ppm，根據(jù)臭氧對肺功能毒性的試驗結果,，提出1.5～2.0ppm為臭氧允許濃度的上限。衛(wèi)生部規(guī)定臭氧zui高允許濃度為0.3mg/m³(0.15ppm),。

空氣應用濃度

◎作為空氣除味與殺菌,，要求臭氧濃度較低，如0.25ppm（0.5mg/m³）,，而物品表面消毒（殺滅微生物和去除化學污染）則要求提高幾十倍的臭氧濃度。

◎空氣應用臭氧濃度在1mg/m³～10mg/m³之間,。

◎溫度低,，濕度大則殺滅效果好,，尤其是濕度，相對濕度小于45%,，臭氧對空氣中懸浮微生物幾乎沒有殺滅作用。在60%時才逐漸增強,，在95%時達到zui大值,。

◎用臭氧消毒食品加工車間，0.5～1.0ppm即可殺滅空氣中的80%的自然菌,。

◎冷庫消毒要求臭氧濃度6～10ppm,，停機后封庫24小時以上細菌殺滅率90%左右，霉菌殺滅率80%左右,。

◎在水果貯藏期間，可用2～3ppm的臭氧可使霉菌的生長受到抑制,，貯藏期可延長一倍,。

水中應用濃度

◎水應用中臭氧溶解度在0.1mg/L～10mg/L之間。低值作為水消毒凈化要求的zui低濃度,，高值作為“臭氧水消毒劑” 可達到的濃度值,。

◎自來水臭氧凈化,，常規(guī)標準為0.4mg/L的溶解度值，保持4分鐘,，即CT值為1.6,。

◎水中余臭氧濃度保持在0.1～0.5mg/L作用5～10min可達消毒目的。

◎臭氧水消毒滅菌是急速的,，消毒作用在瞬間發(fā)生,。清水中臭氧濃度一旦達到，在0.5～1分鐘內(nèi)就殺死細菌,，在濃度達4mg/L，在1分鐘內(nèi)乙肝病毒滅活率為*,。

◎Herbold報道：20℃條件下,，水中臭氧濃度達0.43mg/L時,，可將大腸桿菌*殺滅,，10℃時僅需0.36mg/L即可全部殺滅。

◎臭氧濃度為0.25～38mg/L時,，僅需幾秒或幾分鐘*滅活甲型肝炎病毒（HAV）。

◎礦泉水中臭氧溶解度在0.4～0.5mg/L時，即可滿足殺菌保質要求,。合理的臭氧投放量為3～5mg/L,。

◎瓶裝水處理應達0.3～0.5mg/L的臭氧溶解度值，要求投加臭氧應滿足 1m³水3g O?的發(fā)生量,。根據(jù)實踐經(jīng)驗，臭氧發(fā)生濃度高于8mg/L時容易達到濃度,。

發(fā)現(xiàn)

1840年德國C.F.舍拜恩在電解稀硫酸時 ,，發(fā)現(xiàn)有

 一種特殊臭味的氣體釋出，因此將它命名為臭氧 ,。1785年,，德國人在使用電機時,，發(fā)現(xiàn)在電機放電時產(chǎn)生一種異味。1840年法國科學家克里斯蒂安·弗雷德日將它確定為臭氧,。

當大氣層中的氧氣發(fā)生光化學作用時,，便產(chǎn)生了臭氧，

因此,，在離地面垂直高度15～25千米處形成臭氧層,，它的濃度為0.2ppm。

臭氧的氣體明顯地呈藍色,，液態(tài)呈暗藍色，固態(tài)呈藍黑色,。它的分子結構呈三角形 ,。在常溫、常態(tài),、常壓下,，較低濃度的臭氧是無色氣體，當濃度達到 15%時,，呈現(xiàn)出淡藍色。臭氧不溶于液態(tài)氧,，*等,，可溶于水，且在水中的溶解度較氧大,，0℃,一標準大氣壓時,，一體積水可溶解0.494體積臭氧。在常溫常態(tài)常壓下臭氧在水中的溶解度比氧約高13倍,，比空氣高25倍,。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質的影響較大,，特別是有金屬離子存在時，臭氧可迅速分解為氧,，在純水中分解較慢,。臭氧的密度是2.14g/L(0°C，0.1MP),，沸點是-111°C,，熔點是-192°C。臭氧分子結構是不穩(wěn)定的,，它在水中比在空氣中更容易自行分解,。臭氧的主要物理性質列于表1-1，臭氧在不同溫度下的水中溶解度列于表1-2,。臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實用上它的溶解度甚小,，因為它遵守亨利定律,，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低,，故分壓也極低,，那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出,，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態(tài)。[2] 

化學性質

1. 臭氧很不穩(wěn)定,，在常溫下慢慢分解 ,，200℃時迅速分解 ，它比氧的氧化性更強,，能將金屬銀氧化為過氧化銀,，將硫化鉛氧化為硫酸鉛,，它還能氧化有機化合物，使許多有機色素脫色,，如靛藍,。能侵蝕橡膠,，很容易氧化有機不飽和化合物,。臭氧,、氯和過氧化氫的氧化勢（還原電位）分別是2.07．1.36．1.28伏特,，可見臭氧在處理水中是氧化力量zui強的一種。臭氧的氧化作用導致不飽和的有機分子的破裂,。使臭氧分子結合在有機分子的雙鍵上,，生成臭氧化物。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子,，后者是不穩(wěn)定的,，可分解成酸和醛。其反應式為：

2O3→3O2 + 285kJ （ 1-2 ）

由于分解時放出大量熱量,，故當其含量在 25 %以上時，很容易爆炸,。但一般臭氧在空氣中,，臭氧的含量很難超過 10 %以上，在臭氧用于飲用水處理的較長過程中,，還沒有一例氧爆炸的事例,。

含量為 1 %以下的臭氧,，在常溫常態(tài)常壓的空氣中分解半衰期為20~30分鐘左右,。隨著溫度的升高,，分解速度加快，溫度超過 100℃ 時,，分解非常劇烈,，達到 270℃高溫時，可立即轉化為氧氣,。臭氧在水中的分解速度比空氣中快,。在含有雜質的水溶液中臭氧迅速恢復到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 時,，其半衰期為 5 ～ 30min ，但在純水中分解速度較慢,，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是 20min （ 20℃ ）,，然而在二次蒸餾水中,，經(jīng)過 85min后臭氧分解只有 10 %，若水溫接近 0℃ 時,，臭氧會變得更加穩(wěn)定。臭氧在冰中極為穩(wěn)定,，其半衰期為2000年,。

2. 臭氧的氧化能力

臭氧的氧化能力*，其氧化還原電位僅次于氟,，在其應用中主要用這一特性,。

臭氧支持燃燒，可燃物放入臭氧中可發(fā)生自燃現(xiàn)象且燃燒較氧氣中更加劇烈,。

3. 臭氧的還原反應

a 、與無機物的還原反應

臭氧與亞鐵,、Mn2+ ,、硫化物、硫氰化物,、氰化物,、氯等均發(fā)生反應

如：

b ,、臭氧與有機物的反應

臭氧在水溶液中與有機物的反應極其復雜，

⑴ 臭氧與烯烴類化合物的反應 臭氧容易與具有雙鍵的烯烴化合物發(fā)生反應,，反應的zui終產(chǎn)物可能是單體的,、聚合的、或交錯的臭氧化物的混合體,。臭氧化物分解成醛和酸。

⑵ 臭氧和芳香族化合物的反應 臭氧和芳香族化合物的反應較慢,，在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,，其反應速度常數(shù)逐漸增大。

⑶ 對核蛋白（氨基酸）系,、有機氨也都發(fā)生反應

臭氧在下列混合物的氧化順序為

鏈烯烴>胺>酚>多環(huán)芳香烴>醇>醛>鏈烷烴

c 、臭氧的毒性和腐蝕性

臭氧屬于有害氣體,，濃度為 6.25×10-6mol/L(0.3mg/L) 時,，對眼、鼻、喉有刺激的感覺,；濃度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/L) 時,，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥 ; 臭氧濃度為 3.125×10 -4 ～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～ 60mg/L)時 ,， 則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關,，例如長期接觸 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧會引起*性心臟障礙,，但接觸 20ppm 以下的臭氧不超過 2h ,，對人體無*性危害,。因此，臭氧濃度的允許值定為 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很濃,，濃度為 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 時,，人們就感覺到,，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史,，至今也沒有發(fā)現(xiàn)一例因臭氧中毒而導致死亡的報道,。

臭氧具有很強的氧化性，除了金和鉑外,，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用,。鋁、鋅,、鉛與臭氧接觸會被強烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕,?；谶@一點，生產(chǎn)上常使用含 25% Cr的鉻鐵合金（不銹鋼）來制造臭氧發(fā)生設備和加注設備中與臭氧直接接觸的部件,。

臭氧對非金屬材料也有了強烈的腐蝕作用,，即使在別處使用得相當穩(wěn)定得聚氯乙烯塑料濾板等,，在臭氧加注設備中使用不久便見疏松、開裂和穿孔,。在臭氧發(fā)生設備和計量設備中,，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強的硅橡膠或耐酸橡膠等,。

近地面高濃度的臭氧會刺激和損害眼睛,、呼吸系統(tǒng)等黏膜組織，對人體健康產(chǎn)生負面作用,。專家表示,，從長期觀測來看，盡管臭氧超標集中在日照充足的4月至9月,，但結合國外治理經(jīng)驗,，隨著全國對PM2.5治理力度加大，空氣能見度提高,，臭氧超標發(fā)生的概率會不斷增加,，而且臭氧污染治理會比PM2.5治理的難度更大,。

北京大學公共衛(wèi)生學院教授潘小川說,，“臭氧的毒性主要體現(xiàn)在它的強氧化性上，可以破壞細胞壁,，引發(fā)的危害都是急性的,。對人體的危害主要是影響呼吸系統(tǒng)，容易對肺部產(chǎn)生急性危害,，比如肺氣腫,。還有近年來不斷增加的哮喘病，有些可能與臭氧污染有關,。”[3] 

性質功效

臭氧（O3）是氧氣(O2)的同素異形體，它是一種具有特殊氣味的淡藍色氣體,。分子結構呈三角形,，鍵角為116°，其密度是氧氣的1.5倍,，在水中的溶解度是氧氣的10倍,。臭氧是一種強氧化劑，它在水中的氧化還原電位為2.07 eV,，僅次于氟（2.5eV）,，其氧化能力高于氯（1.36eV）和二氧化氯（1.5eV）,，能破壞分解細菌的細胞壁,，很快地擴散透進細胞內(nèi),，氧化分解細菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶等，也可以直接與細菌、病毒發(fā)生作用,，破壞細胞,、核糖核酸（RNA），分解脫氧核糖核酸（DNA）,、RNA,、蛋白質、脂質類和多糖等大分子聚合物,，使細菌的代謝和繁殖過程遭到破壞。細菌被臭氧殺死是由細胞膜的斷裂所致,，這一過程被稱為細胞消散,，是由于細胞質在水中被粉碎引起的，在消散的條件下細胞不可能再生,。應當指出,，與次氯酸類消毒劑不同,，臭氧的殺菌能力不受PH值變化和氨的影響,，其殺菌能力比氯大600-3000倍，它的滅菌,、消毒作用幾乎是瞬時發(fā)生的，在水中臭氧濃度0.3 - 2 mg/L時,，0.5 - 1min內(nèi)就可以致死細菌,。達到相同滅菌效果（如使大腸桿菌殺滅率達99%）所需臭氧水藥劑量僅是氯的0.0048%。

臭氧對酵母和寄生生物等也有活性,，例如可以用它去除以下類型的微生物和病毒[1]  ,。

①病毒 已經(jīng)證明臭氧對病毒具有非常強的殺滅性，例如Poloi病毒在臭氧濃度為0.05 - 0.45 mg/L時,，2 min就會失去活性。

②孢囊 在臭氧濃度為0.3 mg/L下作用2.4 min就被*除掉,。

③孢子 由于孢衣的保護,，它比生長態(tài)菌的抗臭氧能力高出10 - 15倍。

④真菌 白色念珠菌（candida albicans）和青霉屬菌（penicillium）能被殺滅,。

⑤寄生生物（如螨蟲）在3 min后被殺滅,。

⑥可以迅速殺滅空氣中的大腸桿菌，金葡萄球菌,，白色念珠菌等病菌。

⑦可以分解空氣中的臭味，煙味,，濃香水味,。

此外，臭氧還可以氧化,、分解水中的污染物,，在水處理中對除嗅味、脫色,、殺菌,、去除酚、氰,、鐵、錳和降低COD,、BOD等都具有顯著的效果,。

應當注意，雖然臭氧是強氧化劑,，但其氧化能力是有選擇性的,，像乙醇這種易被氧化的物質卻不容易和臭氧作用。

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