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关于臭氧发生器的常用基础知识和数据

臭氧常用数据:

1、臭氧发生器的大小是按照臭氧产量划分的。臭氧产量的单位是g/h(克/小时),即臭氧发生器工作1小时能够产生多少克的臭氧。

2、臭氧在空气中的以ppm或mg/m3为单位;臭氧在水中的浓度单位是ppm或mg/L。换算公式:空气中:1ppm﹦2 .14mg/m3;水中:1ppm﹦1mg/L。

3、臭氧在大气中达到一定的浓度时就会造成环境污染。我国规定:在居住环境,臭氧浓度超过0.1mg/m3为空气污染;在作业场所,臭氧浓度超过0.2mg/m3时就构成污染。

臭氧安全浓度:

◎臭氧工业卫生标准: 国际臭氧协会: 0.1 ppm,接触10小时 美 国: 0.1 ppm,接触 8小时 德、法、日 本: 0.1 ppm
◎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0.3mg/m?。
◎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0.3mg/m³(0.15ppm)。
空气应用浓度
◎作为空气除味与杀菌,要求臭氧浓度较低,如0.25ppm(0.5mg/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。
◎空气应用臭氧浓度在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。
◎自来水臭氧净化,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2g O₃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。

臭氧的性质:

1. 臭氧的化学性质极不稳定,在空气和水中都会慢慢分解成氧气,其反应式为: 

  2O3 →3O2 + 285kJ ( 1-2 ) 

  由于分解时放出大量热量,故当其含量在 25 %以上时,很容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过 10 %,在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程中,还没有一例氧爆炸的事例。 

  含量为 1 %以下的臭氧,在常温常压的空气中分解半衰期为 16h 左右。随着温度的升高,分解速度加快,温度超过 100℃ 时,分解非常剧烈,达到 270℃ 高温时,可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快的多。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 时,其半衰期为 5 ~ 30min ,但在纯水中分解速度较慢,如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min ( 20℃ ),然而在二次蒸馏水中,经过 85min 后臭氧分解只有 10 %,若水温接近 0℃ 时,臭氧会变得更加稳定。 

臭氧在水中的分解速度随水温和 PH 值的提高而加快。 

  为提高臭氧利用率,水处理过程中要求臭氧分解得慢一些,而为了减轻臭氧对环境的污染,则要求处理后尾气中的臭氧分解快一些。 

臭氧的氧化能力 

  臭氧得氧化能力极强,其氧化还原电位仅次于 F 2 ,在其应用中主要用这一特性。 臭氧的标准电极电位除比氟低之外,比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高。说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时,臭氧反应后的生成物是氧气,所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。 

臭氧的毒性和腐蚀性 

  臭氧属于有害气体,浓度为 6.25×10 -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 3.125×10 -4 ~ 1.25×10 -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 1.748×10 -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 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很浓,浓度为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 时,人们就感觉到,因此,世界上使用臭氧已有一百多年的历史,至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。 

  臭氧具有很强的氧化性,臭氧化空气几乎对部分金属有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化,但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点,生产上常使用含 25 % Cr 的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。 

  臭氧对天然橡胶也有腐蚀作用在臭氧发生设备和计量设备中,不能用普通橡胶作密封材料,必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。

  臭氧的应用

  随着水源污染的加剧和水质标准的提高,针对常规处理工艺的不足,臭氧技术正逐渐引起人们的关注,并逐步得到应用。臭氧的主要作用有:消毒、氧化有机物、去除气味和颜色、去除颗粒。各方面资料表明,目前我国使用臭氧技术主要应用在饮用水消毒、游泳池水消毒、空间消毒,空气净化,污水处理等领域。

臭氧的主要应用领域 

食品厂、化妆品厂、制药厂空间消毒净化

禽畜养殖,水产养殖,食用菌种植消毒杀菌

饮用水 自来水杀菌消毒;瓶装、桶装纯净水、矿泉水等饮用水消毒;高楼屋顶水箱的水质处理

城市污水处理 城市污水处理厂的深度处理

娱乐业 游泳池水质消毒;营业场所空气净化、环境的消毒

医疗业 病房、手术间的空气消毒,医疗器械消毒,医疗废水灭菌消毒处理、衣物的消毒

化工业 工业废水、废气处理;能迅速分解废水中的氰铬盐、酚等;有机染料的脱色

家电业 臭氧消毒洗涤器、臭氧洗衣机、臭氧消毒碗柜、臭氧洗碗机等