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帖子主题:臭氧介绍 |
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介绍的内容太少,不全面,不能更深刻的了解臭氧
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人类发现臭氧已经有一百年的历史。在距离地球表面15-25公里的高空,因受太阳紫外线照射的缘故,形成了包围在地球外围空间的臭氧层,这厚厚的臭氧层正是人类赖以生存的保护伞。这就是大多数人对臭氧的全部认识。人类真正认识臭氧还是在150多年以前,由德国化学家先贝因(Schanbein)博士首次提出在水电解及火花放电中产生的臭味,同在自然界闪电后产生的气味相同,先贝因博士认为其气味类似于希腊文的OZEIN(意为“难闻”),由此将其命名为OZONE(臭氧)。
臭氧,又名三原子氧,因其类似鱼腥味的臭味而得名。其分子式为O3 ,是氧气的同素异形体,具有它自身的独特性质: 1.在自然条件下,它是淡蓝色的气体; 2.它有一种类似雷电后的腥臭味; 3.在标准压力和常温下,它在水中的溶解度是氧气的13倍; 4.臭氧比空气重,是空气的1.658倍; 5.臭氧有很强的氧化力,是已知最强的氧化剂之一; 6.正常情况下,臭氧极不稳定,容易分解成氧气; 7.臭氧分子是逆磁性的,易结合一个电子成为负离子分子; 8.臭氧在空气中的半衰期一般为20-50分钟,随温度与湿度的增高而加快; 9.臭氧在水中半衰期约为35分钟随水质与水温的不同而异; 10.臭氧在冰中极为稳定,其半衰期为2000年。 |
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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气高约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气,在纯水中分解较慢。
表1-2 臭氧在水中的溶解度
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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,可分解成酸和醛。 |
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自然界中的臭氧,大多分布在距地面20Km--50Km的大气中,我们称之为臭氧层。臭氧层中的臭氧主要是紫外线制造出来的。大家知道,太阳光线中的紫外线分为长波和短波两种,当大气中(含有21%)的氧气分子受到短波紫外线照射时,氧分子会分解成原子状态。氧原子的不稳定性极强,极易与其他物质发生反应。如与氢(H2)反应生成水(H2O),与碳(C)反应生成二氧化碳(C02)。同样的,与氧分子(O2)反应时,就形成了臭氧(O3)。臭氧形成后,由于其比重大于氧气,会逐渐的向臭氧层的底层降落,在降落过程中随着温度的变化(上升),臭氧不稳定性愈趋明显,再受到长波紫外线的照射,再度还原为氧。臭氧层就是保持了这种氧气与臭氧相互转换的动态平衡。 臭氧层是在数亿年前与地球同时形成的,由于臭氧层的存在,使地球表面具备了条件得以繁衍生物直至人类的出现。那么,臭氧层到底起到了什么样的作用呢? 近几年来,“臭氧层的破坏”及“臭氧空洞”的报道不断出现在广播、电视、报纸等新闻媒体中。这说明,人们在承受到大自然的报复后,才醒悟到这种自食其果的危害。原来,臭氧层减少以及出现臭氧“空洞”的主要原因之一是人类自己造成的,即人类在使用冷冻剂、消毒剂、起泡剂和灭火剂等化学品时,向大气中排放的氯氟烃和溴。如氟利昂和哈龙等物质,由于其在紫外线照射下放出含有氯原子,氯原子夺去臭氧中的一个原子成为氧化氯和氧气,氧化氯又与游离氧反应再次放出氯原子,如此恶性循环,成千上万个臭氧分子被毁灭,使得臭氧的生成与分解的平衡被破坏,导致臭氧锐减,臭氧层变薄。 |
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臭氧的氧化作用极强,常温下即可使金属及各种有机物氧化,因此,人们对臭氧在以下几个方面的进行了大量研究,并取得了极其满意的结果。
1.杀菌消毒:研究表明,臭氧是广谱、高效、快速杀菌剂,它可迅速杀灭使人和动物致病的各种病菌、病毒及微生物。臭氧是一种氧化性非常强的物质,其氧化还原电位仅次于F2 。利用它的氧化性,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,使之失去生存能力。利用氧化性来杀死微生物以达到灭菌效果的化合物还有很多,比如常见的氯气、漂白粉、高锰酸钾等。但是,这些杀菌剂不但比臭氧杀菌速度慢,而且一般的杀菌剂对人体有害。臭氧与一般杀菌剂有不同,因为多余的臭氧可以很快分解成氧气,而氧气对人体有益无害。臭氧的杀菌效果与氧乙酸相当,强于甲醛、杀菌力比氯高一倍。与一般杀菌剂进行性、积累性的杀菌消毒功能不同的是臭氧的杀菌作用是急速的,当其浓度超过一定阈值后,消毒杀菌甚至可以瞬间完成。湿度的提高及温度的降低可增强臭氧的消毒作用,当臭氧溶于水中后有更强、更快的杀菌消毒作用。利用臭氧杀菌消毒没有二次污染,在处理过的水、空气、食品、器具等中不残存任何有害物质,这也是其他杀菌剂无法比拟的优点。 2.解毒:臭氧能通过氧化反应有效去除有毒气体如CO、NO、SO2、芥子气等。溶于水中的臭氧可氧化、分解从而有效去除水中的有毒物质如重金属离子、有机毒物、氰化物、硫化物以及敌敌畏、氧化乐果、马拉硫酸等农药。臭氧用于水消毒可以大大降低自来水中卤代烃等有机致癌物质。 3.防腐保鲜:由于其对细菌、微生物强烈的杀灭作用,用臭氧水处理鱼肉类及其他食品可以达到防腐、消除异味、保鲜的功效。在臭氧产生的同时还可以产生大量负离子氧,在空气中有些负离子可有效抑制果蔬的呼吸作用,延缓其代谢过程。同时,臭氧可以杀灭引起果蔬腐烂的病原菌,分解果蔬贮藏过程中产生的具有催熟作用的代谢废物如乙烯、醇类、醛类、芳香类等物质。这样,在臭氧与负离子的作用下抑制了果蔬的新陈代谢及微生物病原菌的滋生蔓延从而延缓其后熟衰老、防止其腐烂变质,达到保鲜的效果。有研究表明,臭氧可使食品、饮料和果蔬的贮藏期延长3-10倍。 4.除臭、除异味:自然界引起臭味与腐败味的主要成分是氨、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化物、二甲二硫化物等,臭氧可以与它们发生化学反应将其氧化分解为无毒、无臭的物质,从而达到除臭的效果。 |
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![]() 日常生活领域是臭氧技术最广泛应用的领域,其相关应用产品也将成为所有臭氧技术应用产品中市场最大的产品。因此,这一领域也成为世界各国最关注的臭氧技术应用领域,发展极为迅速。西方市场上前两年开始涌现出大量臭氧型家电如臭氧冰箱,可使食品在冰箱内的保质期延长1-2倍,杜绝食品串味或腐化;臭氧型洗衣机可以洗净除动植物脂肪以外的一切有机污垢,使洗净度提高10%,且洗净后不用漂洗;臭氧型空调不仅可以带来清凉世界,还可以同时消除室内异味、病菌,给人们洁净清新的空气;此外还有臭氧型电风扇、抽油烟机等各种小家电。臭氧在生活中的应用主要体现在以下几方面:A.空气的除毒、除臭、杀菌 B.饮用水消毒、解毒 C.厨房用具、餐具、儿童玩具、衣物等的杀菌消毒 D.鱼肉、果蔬及其他食品的消毒、解毒、保鲜 E.易产生异味场所的除臭、杀菌消毒 F.治疗某些皮肤病、消除口臭、促进伤口愈合等 G.美容
医院是治疗疾病的地方,但是由于到医院就诊的人很大部分是危重患者,其炎症正处于高峰时期,来自病人身上的有害病菌极易散发于空气中。因此,医院又是容易感染疾病的场所。现在,由于到医院就诊引起交叉感染的事已司空见惯。医院手术和护理操作前大夫或护士的双手及手术器具的消毒问题也是亟待解决的课题之一。具有高效、迅速杀菌作用的臭氧在医院环境消毒、术前消毒等方面大有用武之地。比如,日本科学家就研究过用于医院的臭氧水消毒法。据其研究结果,用臭氧水对医院手术前医生、护士的双手消毒,可杀死所有细菌,不仅时间极短,而且其消毒效果也是其他碘类消毒剂无法比拟的。传统进行同样的消毒操作至少需要10分钟。在医院中最易引起感染的黄色葡萄球菌和绿脓杆菌等在臭氧水中只需5秒钟即可全部杀死,其杀菌力远远超过酒精和氯。而且臭氧水具有可靠的安全性,经常使用不会伤及肌肤,即使误喝也不会中毒。
水果、蔬菜的运输、贮藏一直是急需解决的问题,处理不当将带来极大损失。据悉,我国每年有30-40%的蔬菜因储运不当和局部积压而成为垃圾。臭氧与负离子共同作用有极好的果蔬保鲜功能,因此利用臭氧技术可以大大延长果蔬的保鲜、贮存时间,扩大其外运范围。另外,臭氧技术还可以用于净菜处理中的杀菌消毒。日本川岛播磨重工业公司开发了利用臭氧水自动对蔬菜进行杀菌的系统。据其研究,与目前用于蔬菜杀菌的次氯酸钠相比,低浓度臭氧水杀菌迅速高效,没有二次污染。通过实验对比臭氧水和次氯酸钠对很容易在蔬菜中繁殖的枯草菌的杀菌效果发现,用浓度为50ppm的次氯酸钠杀菌2分钟后细菌还没有被杀死,而用浓度为5ppm的臭氧水杀菌20秒后99.9%的细菌被杀死。臭氧水将成为最佳的蔬菜杀菌剂。同时,臭氧水能有效氧化蔬菜水果表面农药,降低农药残留量,保护身体健康。
近年来,水资源短缺及其保护问题成为世界关注的热点。据水文地理学家分析,目前地球上的淡水足以养活整个人类。产生水危机的主要原因是浪费、污染、用水分配不均和灌溉,其中约有5.5亿立方米/年的水体被污染。作为高效杀菌、解毒剂的臭氧自然吸引了众多的科学家研究将其应用于水资源污染处理及节约工业用水领域的技术。美国地下水技术公司在试验用臭氧化技术处理土壤及地下水污染取得成功。该公司的试验表明,臭氧化技术可以在几个月内消除35-98%的有毒物质,而这些有毒物质用挥发、生物降解等传统方法来处理则需几年时间。有研究表明,用臭氧配合紫外线照射可以将工业废水中有毒碳氢化合物氧化分解,同时去除重金属离子。这种方法在染料业废水处理中已取得95%的净化率,比传统方法提高25%。处理后的工业污水可以循环使用,避免了水土污染,节约了工业用水。在发达国家,臭氧技术在处理饮用水、海水淡化等方面也已获得应用。
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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: 0.1 ppm,接触10小时 美 国: 0.1 ppm,接触 8小时 德、法、日本: 0.1 ppm 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。 |
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1、臭氧发生器的规格是按照臭氧产生量的多少划分的。臭氧产量的单位是mg/h或g/h(毫克/小时或克/小时),即臭氧发生器工作1小时能够产生多少重量单位的臭氧。 |
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臭氧(O3):氧分子在太阳紫外线辐射和闪电作用下,部分分解的氧原子与氧分子结合而成(O+O2- O3)。大气臭氧的分布随纬度和季节的不同以及昼夜交替而变化。就纬度言,臭氧总量的极小值在赤道附近,极大值在南北纬0o附近。就时间言,春季出现极大值,秋季出现极小值;夜间大于白天。 臭氧层:1913年法国物理学家法布里(Chares Fabry)发现。在低层大气(20千米高度以下),由于缺少氧原子,氧分子较多,生成臭氧的机会就少,而在20—27千米高度,由于太阳辐射增强,氧分子在紫外线辐射作用下发生分解,使氧原子增加,导致氧原子和氧分子结合而成臭氧的机会增多,使这一层形成臭氧含量最大值,即臭氧层。这称为臭氧的光化学平衡。它吸收波长短于0.29微米的紫外线,使大气温度增高,并使地球上的生物免受过多紫外线的伤害,故称之为“地球上生物的保护伞”。30 千米以上,紫外线辐射更强,氧分子多被分解为氧原子,又出现氧原子过多而氧分子过少状况,形成臭氧机会也少了。 臭氧空洞:1985年科学家发现南极上空大范围的臭氧遭到破坏,每年8月下旬到10月上旬一段期间最为明显。目前南极臭氧层空洞面积已达2400万平方千米,相当于北美大陆的面积。经研究,冰柜、冰箱的制冷剂氯氟烃是“臭氧杀手”。现在,北极上空的臭氧层也在变薄。臭氧层空洞威胁人类生存 10 多年来,经科学家研究;大气中的臭氧每减少1%。照射到地面的紫外线就增加2%,人的皮肤癌就增加3%,还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民,已尝到苦头,只要走出家门,就要在衣服遮不住的肤面,涂上防晒油,戴上太阳眼镜,否则半小时后,皮肤就晒成鲜艳的粉红色,并伴有痒痛;羊群则多患白内障,几乎全盲。据说那里的兔子眼睛全瞎,猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去,河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。 推而广之,若臭氧层全部遭到破坏,太阳紫外线就会杀死所有陆地生命,人类也遭到“灭顶之灾”,地球将会成为无任何生命的不毛之地。可见,臭氧层空洞已威胁到人类的生存了。1987 年,主要工业国签署了《蒙特利尔公约》,要求逐步停止使用危害臭氧层的化学物质。而且现在,已有更健康的第三代制冷剂出现了,这就是氨。氨是自然存在的物质,由氢和氮元素组成,对环境影响微乎其微。 全球变暖会带来什么1 .气温升高,两极冰雪融化,引起海平面上升,将给沿海国家带来灾难。2 .随之气温升高,全球各地降水和干湿状况会发生变化。3 .气温升高,蒸发加强,气候会变得干旱。4 .气温升高,导致各地农业生产有所改变。(1) 温带耕作业发达地区将会退化成草原。(2) 半干旱地区将变为干旱地区。(3) 亚寒带将会适宜温带作物生长。 |
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