臭氧基本知识-臭氧发生器消毒机
第一章 臭氧基本知识什么叫臭氧：臭氧(O3)，是氧气(O2)的同素异形体，是由一个氧分子携带一个氧原子[O]组成，是一种暂存的状态。常温下臭
第一章 臭氧基本知识
什么叫臭氧：
臭氧(O3)，是氧气(O2)的同素异形体，是由一个氧分子携带一个氧原子[O]组成，是一种暂存的状态。常温下臭氧是淡蓝色，具有草腥味。它在灭菌、去污、漂白、除臭、分解化学物质的过程中，还原成(O2)或生成水(H2O)、二氧化碳(CO2)，不产生二次污染。在自然界中，主要由雷电所产生，它是"天赐的净化剂"。
1ppm臭氧=1.963mg/m3，臭氧密度ρ=2.144g/I,，空气密度=1.293 g/I。
臭氧在水中的溶解度大约是氧的10-15倍，在水中稳定性较差。
臭氧的还原性：
臭氧具有不稳定性和很强的氧化能力。臭氧与人们常用的几种消毒物质还原电位的比较如下：
臭氧易分解，不稳定参比状态下臭氧的半衰期为22~25分钟，一个小时的衰退率为61%，在1%的臭氧水溶液中半衰期为16分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。国际卫生组织对其灭菌功效曾归纳比较，臭氧与其它性质杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为： 臭氧—>次氯酸—>二氧化氯—>银离子—>次氯酸根—>高铁酸盐—>氯胺
臭氧在各方面应用的浓度指标：
[安全浓度]
臭氧工业卫生标准：国际臭氧协会：0.1 ppm，接触10小时德、法、日本：0.1 ppm美国：0.1 ppm，接触 8小时中国：0.15ppm臭氧家用卫生标准：臭氧毒性的起点浓度：0.3ppm，臭氧允许浓度的上限1.5～2.0ppm人对空气中臭氧可嗅觉的浓度0.02～0.04ppm卫生部臭氧接触最高允许浓度0.2mg/m3臭氧空气中毒极限10ppm以上时为刺激范围1-10ppm时为嗅觉临界值，0.15ppm时感觉临界值0.02ppm [水中应用浓度]
制消毒水臭氧溶解度在0.1mg/L～10mg/L低值为水消毒净化，高值为“臭氧水消毒剂”自来水净化国际常规标准臭氧为0.4mg/L的溶解度值保持4分钟，即CT值为1.6水中消毒余臭氧浓度保持在0.1～0.5mg/L5～10min可达到消毒目的,清水需0.5～1分钟肝炎病毒4mg/L，1分钟内乙肝病毒灭活率为100%0.25～38mg/L时，几分钟完全灭活甲肝病毒大肠杆菌20℃时水中臭氧浓度达0.43mg/L时10℃时仅需0.36mg/L，大肠肝菌100%灭绝瓶装水：0.3～0.5mg/L的溶解度，投加量水2g/m3实践，臭氧发生器浓度高于8mg/L容易达到矿泉水：在0.4～0.5mg/L时可满足杀菌保质要求合理的臭氧投放量为1.5～2.0mg/L 医用卫生行业：
碗、衣柜、冰箱及厕所消毒《允许臭氧浓度为0.12-0.20mg除封闭的外医用臭氧消毒柜不小于40 mg/l，时间不小于60分钟一周后残留外泄小于0.2mg/l国际自来水厂处理规范为水溶臭氧浓度0.4mg/l, 接触时间4分钟。
臭氧灭菌机理
臭氧具有功效：强氧化性，有四大功用：灭菌、氧化、脱色、除味；
臭氧灭菌特点：具有广谱性、高效性、环保性、操作方便、使用经济和性能稳定、寿命长等特点；
臭氧灭菌介绍：臭氧灭菌的过程属于生物化学反应，臭氧灭菌有以下三种形式：
Ø 臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖氧化酶；直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞壁DNA和RNA，分解蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏；
Ø 渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因，寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。
Ø 臭氧灭菌属于溶菌，是一种灭菌方式中最彻底的形式。既然臭氧能杀死病毒、细菌，那么会不会也把健满面的细胞杀死呢？不会，因为健康细胞具有强人的平衡酶系统，因而臭氧对健康细胞无害。
应用臭氧时注意事项：
1. 禁止在有导电气体或爆炸性介质存在的环境中使用，因为臭氧发生器一般采用高频高压电源供电。
2. 臭氧发生器件在高温或杂质油类含量较高的气体环境下工作时，特别是开放型发生器器件容易沾污或衍生斑垢，多了会影响发生量，应及时清洗。
3. 要求使用环境：空气湿度<95%。
4. 臭氧的发生用纯氧气源或光谱方法、水解方法时，臭氧的纯正度较高。不会对人体健康产生危害，但如果用普通空气发生臭氧，电介质材料或器件选用不当时会伴随产生NOx。
5. 臭氧具有强氧化能力，使用时要注意使橡胶制品、钢铁等物品远离它，以免被腐蚀。另外臭氧会刺激人的呼吸系统，严重会造成伤害。
臭氧的应用
近年来，臭氧技术作为环保产业的一个重要组成部分，受到越来越多的人的重视。臭氧技术产业属新兴朝阳产业，应用范围极广。臭氧按用途分为水处理、食品加工、医疗与公共卫生四个应用领域，各领域应用研究与适用设备开发都达到了很高的水平。从技术上看，一些基本的关键技术已解决，只要开拓思路很容易开发一系列适销对路的产品。臭氧产品功能强，属高科技产品，市场几乎尚未开发，潜力极大。因此，抓住时机必然获得极大的投资收益。
一、水处理
（1）自来水生产：
目前使用臭氧代替氯消毒最主要的因素，也是传统使用氯消毒的美国、日本等国家都在快速发展采用臭氧处理自来水的主要原因，在于随着水源受有机化学工业产物污染，氯消毒后会产生氯仿、溴二氯甲烷、四氯化碳等氯化有机物（THM），这些物质具有致癌性，而臭氧处理中氧化作用不产生二次污染化合物。国内的昆明自来水公司、北京田村自来水厂、大庆、胜利、燕山石化等自来水公司，都相继用臭氧代替氯气消毒。
（2）矿泉水、纯净水、优质饮用水的消毒杀菌：
用0.1-1.5mg/L臭氧浓度的臭氧水对水生产线管路、容器、瓶、桶进行处理，对细菌、大肠肝菌、酵母菌、黑曲霉菌等具有良好的杀菌效果。
我国瓶装水采用臭氧杀菌净化工艺最为普遍，矿泉水、纯水、洁净水厂1000多家，约60%已采用臭氧杀菌工艺。由于技术监督、防疫部门已形成共识，没有臭氧设备的瓶装水厂很难在市场上竞争。其关键在于处理水应达到0.3~0.5mg/L的臭氧溶解度值，这首先要求投加臭氧量应满足1m3水2g臭氧的条件，同时必须保证水----气充分接触并保持一定的时间。根据实践经验，臭氧发生浓度高于8%时容易达到溶解度要求。
（3）污水处理
污水处理包括城市污水、工业污水与医疗污水的处理，主要目的为杀菌消毒、去除污染物质并脱色、除味以达到排放标准。近几年由于水资源匾乏，行业主管部门制定了工业、生活污水回用的法规，提高了处理标准。
工业污水臭氧用来对电镀含氰污水氧化、纺织印染污水脱色、精炼污水去酚、烷类物质等。美、日、德、法等国近年都建立了大规模的污水处理厂，我国炼油、印染行业也有试验性应用。
对工业含酚、氰、有机氨、腈、硝基染料、有机磷、有机氯化合物等的废水处理。用臭氧水处理污水，可使水中酚、甲醛含量降低98%。用臭氧水处理含有氰化物的水溶液时，氰化物浓度可从15mg/L降到0.25mg/L。
（4）游泳池用水：
目前我国游泳池的水处理大都采用加氯消毒和加CuSO4 抑藻，常会出现因水中氯的含量过低而使细菌、病毒超标，或者水中氯的含量过高而刺激人的皮肤、眼睛、毛发等，难以达到国际游泳联合会规定的游泳比赛的水质标准。在国际比赛所用的游泳馆或一些高档的水上乐园，均采用国际最先进的臭氧消毒技术，对循环水进行臭氧消毒净化处理，以保证游泳池的水质标准。
（5）冷却塔用水：
目前美国冷却塔协会推荐臭氧处理冷却循环水技术，可以达到阻垢、除垢、杀菌除藻、防腐蚀与稳定水质的目的，美国臭氧公司已有计算机控制检测的臭氧冷却循环水系统在运行，我国很多单位在进行实验研究，总结经验。
二、食品行业的应用
（1）冷库：
臭氧对冷库、气调库中的果品、鸡蛋、鱼、肉类食品的贮存起到了防霉保鲜之功效。1995年至1996年间，日本、法国和澳大利亚相继立法，允许臭氧在食品工业中广泛使用。而美国在食品加工企业的努力推动下，美国电力研究院（EPRI）于1996年组织了臭氧和食品界的科学技术专家委员会，开始调查并评估臭氧应用于食品工业的历史背景、现状与前途。委员会利用1年时间对臭氧应用，包括：杀菌、鸡蛋消毒、果蔬贮藏、水产品保鲜、肉类保鲜、家禽加工等37个食品加工业所用的臭氧空气处理进行了文献检索、论证及实验表明，在1997年提出科学结论，明确了臭氧应用与食品加工业符合GRAS标准——这个结果成为美国食品加工业广泛使用臭氧的基础。随后美国食品与医药管理局（FDA）放弃了以往在食品加工生产中使用臭氧的限制政策，承认臭氧应用于食品生产过程符合通用安全标准（GRAS）的要求。之后，专家们还对臭氧化水在食品工业上的应用、气相臭氧在食品加工中的应用、臭氧处理食品的营养影响及处理食品的安全性和毒性等作了相关的研究，这些研究均表明：臭氧作为食品杀菌剂和消毒剂使用是安全无害的，在适宜的用量和良好的加工条件下使用符合GRAS要求。
（2）食品生产用水：
食品生产用水贯穿在产品从原料清洗至最终成形的每一个步骤之中，可以说是实现食品安全生产的最重要保证。资料显示，我国部分食品生产企业的生产用水，在某种程度上来说，基本上处于没有质量把关的状态，也就是说，以不洁净的水生产出来的食品成品或半成品，很难达到无菌或卫生合格达标的界限。食品生产用水、需要大量的洁净水，在生产成本中也是一项较大的开支。目前食品生产企业普遍存在两种状况：一是使用已被污染的水源；二是加工用水回用或延长使用时间。
应用臭氧技术来保证食品生产用水的安全卫生，是从源头上解决产品质量控制、从根本上杜绝产品质量问题的最好解决方案。也可生产高浓度臭氧水替代药物对食品进行消毒。
（3）水产品加工：
臭氧具有强氧化性，能够分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基（OH）是强氧化剂、催化剂，可使有机物发生连锁反应，反应十分迅速。羟基（OH）对各种致病微生物有极强的杀灭作用。单原子氧（O）也具有强氧化能力，对顽强的微生物如病毒、芽孢等有强大的杀伤力。
（4）水产养殖：
随着我国工业化进程的加快，海洋污染日益严重，近年来多次发生的赤潮、病毒，使鱼、虾、贝类大量死亡，海洋捕捞产量迅速下降，同时给水产养殖业带来极大的技术困难和经营风险。在丹麦、美国、日本等水产科技发达的国家研制使用循环水处理技术，取得了明显的效果和巨大的经济效益。适于水产育苗、池塘养殖、工厂化养殖、种苗越冬和活海鲜储运，并已在青岛、锦州等地投入使用，使我国水产养殖、育苗业跨上一个新台阶，取得了显著的经济效益和社会效益。
应用臭氧可降解水中的有机物、氨氮、亚硝酸盐等物质，并杀灭水中的致病菌和浮游生物。避免因周边养殖池的污染、病毒而造成的交叉感染。大大提高鱼、虾、贝类育苗和养殖的成活率。
三、医疗应用
(1)病房的空气消毒：
需要定期消毒的有隔离病房、放射科机房、病区值班室、更衣室、配餐室、病人电梯间、门诊候诊室、病区走廊等。病房有人的情况下，强调病房的通风，特别是强调自然风的通风对流，保持室内空气与室外空气的交换，自然通风不良则必须安装足够的通风设施(排气扇)。病房无人的情况下，用臭氧气体消毒，每次不少于1小时，每天2至3次。
(2)地面和物体表面消毒：
病房、走廊、检查室、X光室、B超室、检验室、治疗室、医护人员办公室等场所地面要湿式拖扫，可用18mg/L臭氧水拖地。桌子、椅子、凳子、床头柜、门把手、病历夹等可用18mg/L臭氧水擦拭消毒。病房门口、病区出入口可放置浸有2000mg/L有效氯的脚垫，不定时补充喷洒消毒液，保持脚垫湿润。
（3）医疗污水处理：
医疗污水含有大量的病原细菌和病毒，是传播疾病的危险污染源之一。医疗污水处理不当极易造成传染病暴发。因此加强和完善医疗污水处理设施、提高医疗污水的无害化处理技术水平，对有效切断传染途径，保障人民群众身体健康具有极其重要的现实意义。
武汉康桥环保设备有限公司的医疗污水无害化处理设备统采用全封闭结构，彻底消除气溶胶大分子携带病原微生物对空气的污染，避免了病原微生物的扩散；不仅污水得到有效的处理达到无害化，而且排放和散发的废气都被进行高强度和长时间的消毒，保证从污水处理装置排除的废气是安全无害的。
（4）治疗：
A、高浓度臭氧水直接冲洗阴道，治疗霉菌性、滴虫性、细菌性阴道炎和由细菌感染所致的外阴炎、宫颈炎等常见妇科病症等有奇效。从大量的临床实践和使用情况表明，使用高浓度臭氧剂冲洗阴道炎患处平均2.5次/人有效率达100%，治愈率达98%。
B、高浓度臭氧水综合治疗各种因细菌、真菌和病毒引发的皮肤病、性病和肛肠病同样能收到理想的效果。湖北省军区专科医院利用高浓度臭氧水已经成功的进行了皮肤病、性病的治疗。高浓度臭氧水直接冲洗伤口有迅速止痛、止痒功效，这对减轻皮肤病人痛苦，稳定病人情绪，避免引发其他病症（诸如神经性及内分泌紊乱等其他疾病）有很好的辅助治疗效果。
C、高浓度臭氧水对烧伤创面消毒杀菌能有效的预防和控制感染，加速创面愈合。
D、对外科手术伤口、口腔手术、产妇会阴切口的消毒、以及创伤外科中的运用前景十分看好。
四、公共卫生
（1）中央空调领域的应用：
药品生产及医院手术室对其环境有严格的要求，在我国的GMP验证中推荐了臭氧消毒的方法。利用中央空调净化系统对空气进行静电除尘，并以中央空调系统的循环风作为臭氧的载体，扩散至所控制的整个洁净区域和封闭空间，对空气进行彻底杀菌消毒。替代令人头痛的甲醛熏蒸消毒法，节约了药剂费用和人力成本。清除积垢可使空调系统的运行效率明显提高，泵和压缩机的运行费用降低。同时还可延长设备寿命、改善设备性能。
（2）汽车空调：
用臭氧可以去除汽车内的甲醛味、汽油味、烟味、霉臭味；预防车内驾乘人员甲肝、乙肝、皮肤病等传染病的交叉感染，消除空调病；消除车内沙发、地垫、羊毛垫上的霉菌、螨虫细菌等。
（3）饮食、服务行业：
臭氧除了消毒灭菌外，它的去味能力很强，如空气中的烟味、腥味、臭味等异味，使用臭氧都可以除掉，并能同时杀灭空气中的细菌。通过调节臭氧的浓度亦适用于星级宾馆、酒店、高档公寓、写字楼等场所空气的净化处理。
目前食堂及餐饮生、熟食品加工过程及用具的清洗、杀菌等环节按照卫生部门的卫生标准，均采用的是传统的消毒方式（如紫外线、巴氏消毒液、甲醛等）效果都不是很理想，不是消毒不彻底，就是在消毒的同时制造新的污染源。
用臭氧水洗涤瓜果蔬菜，可去除、降解果蔬中的农药、化肥等有害残留物。适用于各种水果及生吃的蔬菜如黄瓜、西红柿、萝卜等，此方法降解残余农药90%以上,且不流失果菜营养。用臭氧水洗涤鱼类、肉类、海鲜贝类，可除去腥味，杀灭其表面的细菌，洗涤后的肉质更鲜美，细嫩，有弹性，口感佳。洗涤夏日里的豆类制品（豆腐、豆干、豆丝、素鸡、花干等）可延长保鲜时间。手及工作衣物是人体最易感染及传播细菌的部位，臭氧水在短时间内可有效地杀灭大肠杆菌、蜡杆菌、巨杆菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、流脑双球菌、金黄色葡萄菌、沙门氏菌以及流感病毒，肝炎病毒等多种微生物。
（4）家居装修：
近几年来装修后的家居、写字楼、高级宾馆几乎100%的发现室内有毒气体挥发严重，如甲醛、苯系物、丙酮、氨气、氡气、超高频、微波存在，浓度大大超过国家颁布的卫生标准。很多人在入住新装修的住宅或写字楼后，就感到头疼、头晕、恶心、嗓子干疼、发烧、全身无力、疲劳，各类皮肤病、肺心病、心肌炎等也相继出现，不常出户的老人、幼童进住后经常生病、住院、几进几出、重则诱发癌症。专家们指出，上述症状均是由室内装饰装修后产生的有毒气体造成的。
臭氧是一种强氧化剂，在酸性介质中，其还原电位为＋2.07V，仅次于氟（F2）而居第二位。可以将空气中的污染物进行氧化分解。对主要污染物的氧化反应方程式如下：
甲醛 ３ＣＨ２Ｏ＋２Ｏ３→３Ｈ２Ｏ＋２ＣＯ２
氨 ２ＮＨ３＋Ｏ３→Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ
苯 Ｃ６Ｈ６＋５Ｏ３→３Ｈ２Ｏ＋６ＣＯ２
臭氧在空气污染治理中的应用：
A．清除由于装修和建筑材料所带来的室内ＴＶＯＣ（总挥发性有机化合物）、甲醛、苯、氨等有害污染物。
B．处理由于家具、玩具、皮件等含有甲醛、苯、氨等有害污染物，引起的空气污染。
C．清除由于人群聚集，通风不良所产生的空气污染，杀灭空调所产生的大量的各种细菌和病菌，提高、改善办公室、酒店、室内娱乐场所、公交车厢内的空气质量。
D．形态非常不稳定可逐渐自行分解为氧气，所以不存在二次污染。
E．臭氧作用40分钟，经检测对甲醛的去除率达81.2%,对氨的去除率达70.7%,对苯的去除率达81.2%,可以除掉90%的有害气体。
第一节 物理特性
臭氧的主要物理性质列于表1-1。臭氧在不同温度下的水中溶解度列于表1-2。 表1-1 臭氧的主要物理性质
表1-2 臭氧在水中的溶解度
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。
化学性质
温度，℃
溶解度，g/l
0
1.13
10
0.78
20
0.57
30
0.41
40
0.28
50
0.19
60
0.16
臭氧的英文名字叫OZONE，分子式O3，分子量为48，是氧气(O2)的同素异形体，由三个氧原子组成，常温下臭氧是淡蓝色，鱼腥味气体，1ppm臭氧=1.963mg/m3
臭氧密度ρ=2.144g/I,空气密度=1.293 g/I。臭氧在水中的溶解度大约是氧的10-15倍，在水中稳定性较差。
臭氧具有不稳定性和很强的氧化能力。臭氧是由一个氧分子携带一个氧原子[O]组成，是一种暂存的状态。臭氧与人们常用的几种消毒物质还原电位的比较如下：
臭氧易分解，不稳定参比状态下臭氧的半衰期为22~25分钟，一个小时的衰退率为61%，在1%的臭氧水溶液中半衰期为16分钟，且温度越高，湿度越大，半衰期越短。臭氧比空气重，是空气的1.658倍；臭氧的密度 是2.14g·l (0°C,0.1MP)。沸点是-111°C,熔点 是-192°C。臭氧分子结构是不稳定的，它在水中比在空气中更容易自行分解。
国际卫生组织对其灭菌功效曾归纳比较，臭氧与其它性质杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为：
臭氧—>次氯酸—>二氧化氯—>银离子—>次氯酸根—>高铁酸盐—>氯胺
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。臭氧有很强的氧化力，是已知最强的氧化剂之一。臭氧分子是逆磁性的，易结合一个电子成为负离子分子；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；臭氧在水中半衰期约为35分钟随水质与水温的不同而异。
项目
数值
项目
数值
分子量
47.99828
粘度（液态），Mpa·S在90.2时
1.56
熔点(760mmHg)°C
-192.5±0.4
表面张力，Mn/m在77.2K时
43.8
沸点，°C
-111.9+(-)0.3
等张比容（90.2K）
75.7
临界温度°C
-12.1±0.1
介电常数（液态，90.2K）,F/m
4.79
临界压力atm
5.46
偶极距，C·m(D)
1.84*10 (0.55)
临界体积cm3/mol
111
热容（液态，90-150K），cal/k
0.425+0.0014*(T-90)
密度 气态°C,0.1Mpa）,g/l
2.144
生成热，（气体）在298.15K时
142.98
密度 液态（90K），g/cm3
1.571
生成自由能（气体），291.15K
162.82
密度 固态（77.4K）,g/cm3
1.728
臭氧在不同温度下的水中溶解度列于表2-2
第二节 化学特性
一、强氧化性：
臭氧是一种强氧化剂，其氧化能力仅次于氟，比氧、氯、高锰酸盐等常用的的氧化剂都高 。可见臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时臭氧反应后生成的是氧气，所以臭氧是高效而无二次污染的氧化剂。
二、易分解性：
臭氧很不稳定，在空气中和水中即可分解为氧气。其反应式为：2O3→3O2+285kJ
臭氧在空气中会自行分解为氧气，每摩尔的臭氧分解为3/2摩尔的氧气，并放出144.45kJ的热量，其分解速度随温度、PH值的升高而加快，故不易贮存，需边生产边用。
三、臭氧的氧化能力极强
表3-3氧化还原电位比较
名称
分子式
标准电极电位
名称
分子式
标准电极电位
氟
F2
2.87
二氧化氯
CIO2
1.50
臭氧
O3
2.07
氯
CI2
1.36
过氧化氢
H2O2
1.78
痒
O2
1.23
高锰酸钾
MnO4
1.67
四、臭氧与无机物的氧化反应
除铂、金、铱、氟以外，臭氧几乎可氧化元素周期表中的所有元素反应。臭氧可与K、Na反应生成氧化物或过氧化物，在臭氧化物中的阴离子O3实质上是游离基。臭氧可以将过渡金属元素氧化到较高或最高氧化态，形成更难溶的氧化物，人们常利用此性质把污水中的Fe2+、Mn2+及Pb、Ag、Cd、 Hg、Ni等重金属离子除去。此外，可燃物在臭氧中燃烧比在氧气中燃烧更加猛烈，可获得更高的温度。
举例: 1)、臭氧与亚铁的反应 3 F (2+)e + 2O2 → 3 F (3+)e + 3O2
2)、臭氧与硫化物的反应 H2S + O3 → SO2 ↑ + H2O
五、臭氧与有机物反应
臭氧与有机物以三种不同的方式反应：一是普通化学反应；二是生成过氧化物；三是发生臭氧分解或生成臭氧化物。如有害物质二甲苯与臭氧反应后，生成无毒的水及二氧化碳。所谓臭氧分解是指臭氧在与极性有机化合物的反应，是在有机化合物原来的双键的位置上发生反应，把其分子分裂为二。臭氧的氧化作用导致不饱和的有机分子的破裂为二。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，后者不稳定，由于臭氧的氧化力极强，不但可以杀菌，而且还可以除去水中的色味等有机物，这是它的优点，然而它的自发性分解性、性能不稳，只能随用随生产，不适于储存和输送，这是它的缺点。当然，如果从净化水和净化空气的角度来看，由于其分解快而没有残留物质存在，又可以说成是臭氧的一大优点。
六、杀菌机理
臭氧是一种极强的气体氧化剂和杀菌、消毒剂，可有效的使微生物细胞由外及内产生多种氧化反应，直接破坏其核糖核酸(RNA)或脱氧核糖核酸（DNA）物质，彻底杀灭细菌、霉菌类微生物。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损伤，导致新陈代谢障碍，并抑制其生长，臭氧在渗透的同时，直到渗透到膜内组织并破坏其结构。因为在高湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织很容易被臭氧破坏，臭氧杀菌时间短，效果明显。
第二章臭氧消毒原理
第一节臭氧的消毒原理
①臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖氧化酶；
②直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞壁DNA和RNA，分解蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏；
③渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因，寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。由水落石出，臭氧灭菌属于溶菌，是一种灭菌方式中最彻底的形式。既然臭氧能杀死病毒、细菌，那么会不会也把健满面的细胞杀死呢？不会，因为健康细胞具有强人的平衡酶系统，因而臭氧对健康细胞无害。
臭氧具有的强氧化性，有四大功用：灭菌、氧化、脱色、除味；
臭氧灭菌具有广谱性、高效性、环保性、操作方便、使用经济和性能稳定、寿命长等特点；
臭氧作用机理『杀灭微生物的机理』
Roy等以PV1作为模型病毒，研究了臭氧对肠道病毒的灭活机理。结果证明，臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链，并使RNA受到损伤。Mudd报道，臭氧和对其敏感的氨基酸娥基（半胱氨酸残基、色氨酸残基、蛋氨酸残基）发生反应可直接破坏蛋白质。Kim等报告，臭氧作用过程中,可使噬菌体中RNA被释放出来，电镜观察还可见噬菌体被断裂成小的碎片。Christensen等报告,嘌吟和嘧啶经臭氧作用后紫外吸收发生改变。有人还认为臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡。『除臭机理』
臭氧去除异味性能极好。依靠其强氧化性能可快速分解产生臭味及其它气味的有机或无机物质，臭味的主要成分是胺R3N、硫化氢H2S，甲硫醇CH3SH等。臭氧对其氧化分解，生成物没有气味。
反应式如下： R3N+O3→R3N-O+O2
H2O+O3→S+H2O+O2
→SO2+H2O
CH3SH+O3→[CH3-S-S-CH3] －→CH3-SO3H+O2 『水果保鲜机理』
臭氧在蔬菜水果储藏中的应用除了具有杀灭或抑制霉菌生长防止腐烂作用之外，还具有防止老化保鲜作用，其机理是臭氧可以氧化分解果蔬生理代谢作用呼吸出的催熟剂——乙烯气体C2H4。
其反应过程如下：H2C-CH2+O2→CO2+H2O
乙烯中间产物 C2H2O 也具有对霉菌等微生物的抑制作用。『臭氧水灭菌净化原理』
臭氧在水中时刻发生还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），瞬间分解水中的有机物质、细菌和微生物。羟基（OH），是强氧化剂、催化剂，使有机物发生连锁反应。反应十分迅速，单原子氧（O）和羟基（OH），对各种致病微生物均有极强的杀灭作用，羟的氧化还原位为2.80V，与氟的氧化能力相当。
臭氧可以对水中的硫化物、氨、氰化物进行降解，有毒的硫化物，氨、氰化物通过与臭氧反应后，产生了无霉的H2SO4、CO2、N2等物质，从而达到净化水的目的。『臭氧的特性及净化原理』
臭氧（O3）是氧（O2）的同素异构体，在水中的氧化还原电位为2.07V，高于氯(1.36V)二氧化氯（1.50），它能破坏或分解细菌的细胞壁，迅速扩散透人细胞里，氧化破坏了细胞内的酶而致死病原菌。
臭氧在水中分解的中间产物氢氧基（OH-）具有很强的氧化性，可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，而且反应完全速度快。
臭氧可以对水中的硫化物、氨、氰化物进行降解，进而达到净化的目的。
第二节 三种消毒方式比较
一、采用氯剂消毒：
氯消毒在自来水应用很普遍，有严重的二次污染问题存在。1973年起，荷兰、加拿大、美国等国相继发现，用氯消毒後的自来水中会产生卤代有机物（氯仿、氯胺、溴二甲烷、四氯化碳等THM），这些物质具有致癌性。况且氯消毒易受温度和PH值影响。馀氯还会影响饮用水的口感，特别对於饮料用水，馀氯会使碳酸饮料等饮料制品产生氯的臭味，并使饮料中的95精、色素发生氧化，影响产品质量。
二、采用紫外消毒：
不同的菌致死所需的照射能量差异较大，并且水质对紫外杀菌效果也有影响，紫外线的因光谱波长只在490nm -140nm范围内具有杀菌能力，因此在水中的穿透能力有限，而难以达到理想效果。微生物受到紫外线照射後，气体内的核蛋白质会因吸收紫外线光谱能量而变性，引起新陈代谢障碍，从而丧失繁殖能力。当照射剂量增大一定量时，微生物细胞被破坏致死。紫外线对澄清透明的水有一定的穿透力，因此能使水消毒。
三、采用臭氧消毒：
具有比氯更强的氧化消毒能力，不但可以较彻底地杀菌消毒，而且可以降解水中含有的有害成分和去除重金属离子以及多种有机物等杂质，如铁、锰、硫化物、苯、酚、有机磷、有机氯、氰化物等，还可以使水除臭脱色，从而达到净化水的目的。臭氧适应能力强，受水温、PH值影响较小。臭氧适应范围广，不受菌种限制，杀菌效果比氯消毒和紫外消毒效果好。与氯不同的是残余臭氧可以自行分解为氧气，不会产生二次污染。臭氧处理後的水无色无臭，口感好，能改善饮用水品质。
故此，为了提高瓶装饮用水的质量和延长保质期，国际瓶装水协会（IBWA）建议采用臭氧处理。在臭氧处理前，瓶装水一般用反渗透、纳滤、超滤去除天然水中99%的有机物，降低臭氧的用量。
第三节 臭氧的功能特点
臭氧作为高效广谱无残余、无污染的气体消毒剂，比食品行业常用的消毒剂具有特殊的优越性。
1、氧化能力强，对杀菌、除臭、脱色、去除有机物和无机物都有显著的效果与过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛（福尔马林）、二氧化硫（硫磺熏蒸）等化学消毒剂相比，其杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其它消毒剂。
2、处理后臭氧会自行分解为氧气，不产生二次污染，消毒后不需通风换气。 常规消毒均需通风换气或化学中和，麻烦而又降低消毒效果。臭氧可直接用于对食品杀菌或防霉保鲜。臭氧杀菌浓度对食品是极微弱的氧化浓度，提高食品质量。
3、臭氧不易贮存，宜边生产边用，使用方便。
4、与紫外线照射杀菌比较: 紫外线以光波辐射作用杀菌，照射到的位置且达到照射强度标准才有杀菌效果。食品加工车间很大，紫外线照射强度与距离平方成反比，强度不够，照射易产生死角。臭氧作为气体，扩散性好，无死角，浓度均匀。 紫外线杀菌在相对湿度60%以上时效果急剧下降，80%湿度以上时反可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高杀菌效果越好，对食品行业80%～90%高湿环境特别适合。 食品加工车间安装臭氧设备投资与紫外灯投资相当，而运行费用由于臭氧设备省电、寿命长而大大降低，对于新建车间更为经济。
第三章 臭氧的应用领域
第一节 臭氧应用的行业领域
我国瓶装水采用臭氧杀菌净化工艺最为普遍、积极。粗略估算，矿泉水、纯水、洁净水厂一千多家，约60%已采用臭氧杀菌工艺。
一 自来水的消毒
水是生命之源，人类时刻都离不开水，饮用水质的好坏是关系着每个人的身体健康长寿的基本条件之一，所以如何保证高质量的饮用水是至关重要的事情。传统的自来水处理，普遍采和氯消毒法，氯在水中的杀菌速度较慢，是逐渐进行的，并且有异味，尤其是随着水源受有机化合物的污染会产生氯仿，四氯化碳，溴二氯甲烷等氯化有机物对人体极为有害。
100年以前，即1902年西门子在德国帕德博恩建立第一个大规模臭氧饮用水处理厂以来，在世界上已有千几百个臭氧水厂，在欧洲已达到普及的程度。据1977年的资料报导，法国就有593个；瑞士那样一个人口仅有650万，土地4万平方公里的小国，竟有150座臭氧处理饮用水厂在运行。传统使用氯消毒的美国，日本等国家都在快速扩大臭氧处理自来水。
二 污水处理
由于人类的活动和生活水平提高，城市生活污染水，医疗污水和工业污水的增多，并给环境带来严重的污染，所以世界许多国家都制定污水排放标准。美国在70年代初，开始利用臭氧处理城市生活污水，其主要目的是清毒并除弃亚硝酸盐，悬浮物及脱色，日本则采用臭氧进行循环处理后供给非饮用水使用。工业污水处理主要是对含有氰化物，石油产品，烷酚，苯的衍生物，铁，锰，汞，镍，铅等等重金属及农药等强烈氧化而破坏其毒性。美，日，德，法等国近十几年来都建立了大规模的臭氧污水处理厂。
三 食品行业的消毒保鲜
利用臭氧具有很强的氧化杀菌能力及其无污染性的消毒，除臭，保鲜的应用而日益广泛。早在1904年就有利用臭氧保存牛奶，肉制品的报导，30年代美国80%冷蛋库都装有臭氧发生器，现已推广到食品集装箱，食品冷库车，电冰箱等都在装设臭氧发生器。
四 医疗方面的作用
臭氧的医疗方面的应用，除作为病房，手术室空气消毒以外，还可以用于治病，一些国家利用臭氧治疗烧伤感染，脉管炎溃烂，利用臭氧气体溶于注射液治疗瘘痔，静脉曲张和对爱滋病患者血液消毒。有人利用直接吸入一定的浓度臭氧的空气治疗支气管炎，鼻氧易溶于水，它对水的溶解度每升水可溶解臭氧0.64升，约等氧气对水的溶解度的13倍，用于臭氧水浸洗脚气病等皮肤病也有良好的疗效。用这样的臭氧水可以直接饮用，用于浸洗蔬菜，水果可以杀菌并能弃掉农药的残毒。
五 室内空气净化
在现实生活中，流行性传染病时有发生，严重威胁着人们的身体健康，工作和学习。传染病的传播实际上是病毒和细菌的传播，室内可以利用臭氧发生器产生的臭氧对其进行破坏而达到灭菌、消毒的作用。这?quot;室内"包括家庭及公共场所，例如，戏院，会议室，轮船舱，火车箱，轿车箱，地铁，臭氧量调整得合适都能起到净化消毒的作用。同时，还能起到除弃臭味保持空气清新的作用。
臭氧的杀菌消毒效果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。『杀菌消毒』：研究表明，臭氧是广谱、高效、快速杀菌剂，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。
『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。
『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。
『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。日常生活领域日常生活是臭氧技术最广泛应用的领域，发展极为迅速。西方市场上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%，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；
[空气的除毒、除臭、杀菌]
室内、密闭的车内等是空气污染最严重的地方，臭氧型空气净化器或空调可以除去空气中绝大部分有毒物质和臭味如CO、油漆或涂料挥发物、香烟烟雾、生物体臭味等，同时可以杀灭空气中各种传染病菌病毒。
『饮用水消毒、解毒』
水是传染疾病的主要媒介，据调查，农村50%的疾病是由饮用水污染所致。水的二次污染，使细菌和有害物质含量严重超标。另外，用氯处理的自来水中含有三氯甲烷、卤代有机化合物等多种致癌物。强过滤净水器无杀菌功能，过滤系统是细菌、水藻滋生的温床，水藻，用臭氧处理饮用水则可以杜绝上述所有危害，使人们饮用真正洁净、安全的水。水中的臭氧不但可以杀死所有病菌及其他微生物，还可以有效去除水中有机毒物，同时不会产生因用氯气消毒产生的卤代烃等，从而彻底断绝有饮用水致病的途径。
『厨房用具、餐具、儿童玩具、衣物等的杀菌消毒』
家庭中的厨房用具、餐具、儿童玩具、内衣内裤等是细菌大量滋生的场所和多种病菌的传播途径，用臭氧水洗涤、浸泡可以彻底杀菌消毒，并且可以抑制各种微生物的滋生，达到防菌的效果。同时用臭氧水洗涤衣物，提高洗涤效果。
『鱼肉、果蔬及其他食品的消毒、解毒、保鲜』
用臭氧水清洗、浸泡或在含臭氧的环境中存放（如臭氧型冰箱内）鱼肉、果蔬及其他食品，可以杀灭附着在上面的细菌及其他微生物并抑制其滋生繁衍，延长其贮存、保鲜时间。用臭氧水处理过的食物还可以消除各种异味，食用起来味道鲜美。
『易产生异味场所的除臭、杀菌消毒』
冰箱、冰柜中食物串味、怪味一直是老百姓头痛的问题，冰箱中0～10摄氏度的温度环境也使其成为某些低温细菌生存繁衍的温床。臭氧型冰箱则解决了上述问题。普通冰箱、冰柜通过用臭氧水擦洗或通入适量臭氧空气消毒也可以达到清除异味、杀灭细菌的效果。用臭氧水清洗或通入适量臭氧可以对厕所进行消毒杀菌、除臭处理。在公共厕所中使用低浓度臭氧水洗手是防止传染的有效方法。
『美容』『治疗某些皮肤病、消除口臭、促进伤口愈合等』
研究证明，臭氧还有很好的美容作用。现在市场上有些美容设备就用含臭氧的蒸气对皮肤进行熏蒸，即"蒸奥桑"。经常用臭氧水洗脸、洗手也可以改善干燥、苍白、缺乏光泽、有皱纹、有暗疮的皮肤，使其细嫩、光滑，延缓衰老。
由于臭氧杀菌彻底、迅速，臭氧水对某些皮肤感染引起的疾病有显著的治疗效果。例如经常用臭氧水洗、泡脚可以有效治疗和预防脚气、脚癣；经常用臭氧水冲洗真菌感染的皮肤病区可以收到显著治疗效果；经常用臭氧水冲洗伤口可以预防伤口感染，促进其愈合；用臭氧水漱口、刷牙可以杀灭口腔牙缝间滋生的细菌，起到保护牙齿、去除口臭的作用。
第二节 空气中使用臭氧的参考浓度
用途种 类浓 度使用方法（O3 l ppm=2.14mg/h）
消毒
冷库草
食品车间
病房、手术室
工作服消毒6～10
1.0～1.5
2.5～5
10～20根据库容和污染程度连续开机，主要杀灭霉菌
每天班后开机送O3气体
需要消毒时开机，按标准检查细菌总数
相对湿度90%左右，衣服用衣架挂起
防霉保鲜
一般场所
鸡蛋
香蕉
苹果
叶绿素少的蔬菜
鱼、干酪1～2
2～2.5
2.5～3.5
2.0
1.5～1
0.5～1定期开机
间断供给O3气体,每天开机2～3次
间断供给O3气体,每天开机2～3次
除臭净化
停尸房
鱼类加工厂
屠宰场
脂肪酸类工厂
橡胶厂
垃圾废物处理厂
污水处理厂3
3
2～3
10
3～10
10
1～2 有臭味即开机除臭
抽污染气体进入处理管道。管道内加入O3气体氧化除臭。车间内异味严重，应在车间进风口投加 O3气体，以嗅不到O3气体为止
第三节 臭氧应用的范围
一、空间应用
饮食加工车间：果蔬、水产、肉类、制药、乳品
冷 库 保 鲜 ：蒜苔、蔬菜冷库、肉类、鱼类冷库等
更 衣 室 ： 企业、医院、商店等更衣清毒
无 菌 室 ：食品、 医院、 化验室、制药厂
包 装 间 ： 企业卫生要求严格的包装间
除 味 净 化：饮食加工车间、旅馆、饭店
预 防 流 感：家庭、公共场所、汽车
二、水处理
工业用水： 饮食加工、肉类加工、蔬菜加工、海产品加工、油脂加工
饮 用 水： 自来水、纯净水、地下水、小区生活用水
游泳池水： 体育馆、高级宾馆、公共游泳池、公共洗浴池
冲瓶灭菌水：饮料业、果酒加工、乳制品加工、其它无菌加工、包装行业
污水处理： 医院污水、生活污水处理、回收用水（中水）
工序用水：食品加工冲洗用水、水果蔬菜用水、去除果蔬农残
三、化工应用
氧 化 剂 ： 各种化工氧化工艺流程；
漂白脱色：纺织、 造纸
降解重金属： 特殊工艺流程
第四章 臭氧的应用常识
第一节 跟臭氧有关的因素
1. 臭氧的应用主要以发生量来确定：
分为气态下消毒和液态下消毒两大类。臭氧发生量和使用量一般按照发生量的额定发生量乘以时间来确定，但在不同的用途和不同的场所应计出衰减量而后确定。
2、臭氧的消毒效果跟气源有关：
气源的配置直接影响臭氧的发生浓度、产量和纯度，气源一般分为普通气源、干燥空气源、富氧气源和工业氧气气源四种，以上气源的配置，在发生装置相同的情况，浓度和产量依次递增。分几种：
1） 干燥气源 ——空间消毒、自来水处理、游泳池水、养殖水、生产循环水、中水回用等
2） 富氧气源 ——臭氧浓度需求较高的使用场所，如纯净水、矿泉水、污水处理、医药食品车间等
3） 工业氧气源——纯度要求较高、浓度需求较重要、小气量应用场所等
3、注意其对金属的氧化性：
用于大型空间的消毒应用，如医药、食品等行业车间的杀菌消毒，一般应安装专门管路分通到车间内，使臭氧分布均匀，也有的通入中央空调风道管路，但这种方式有时会造成空调风道金属件的腐蚀和臭氧消耗。
4、水处理方面应用形式：
主要配置臭氧溶于水的投加装置，分为曝气式（直接曝气或氧化塔式）、文丘里射流器式、涡轮负吸式、尼可尼泵混合式等几种，以上其溶于水效率可依次提高，尼可尼泵式效率可达95%以上。
1） 曝 气 式：自来水、养殖水、生产循环水、生活污水、工业废水等
2） 文丘里射流式：二次供水、纯净水、矿泉水、养殖水冷却、游泳池水等
3） 负 吸 式：小水体应用
4）气液混合泵式：小水体应用或臭氧消毒水应用
分析项目
样品名称及测定结果
检测方法
处理前水样
处理后水样(通3-10分钟)
色度
黑色不透光(加黑墨水)
<５度
比色法
浑浊度
<１度
<１度
比浊法
耗氧量
1.6mg/L
1.9mg/L
容量法
余氯
0.19mg/L
< 0.01mg/L
光度法
五、臭氧处理饮用水效果
第二节 臭氧解毒效果
一、臭氧解毒机电器技术按照GB 4706.1-1998《家用和类似用途电器的安全通用要求》。
样品名称
臭氧解毒机工作20分钟
后残余细菌总数cfu/ml
水样细菌总数cfu/ml
杀菌率%
臭氧解毒机
63 cfu/ml
2.80 X 104 cfu/ml
99.775
二、臭氧解毒机降解农药效果
分析项目
甲胺磷
敌敌畏
乐果
马拉硫磷
臭氧处理前水中农药浓度mg/L
0.54
42.99
9.03
18.04
臭氧处理30分钟后水中农药浓度mg/L
0.21
6.13
3.39
3.03
农药去除率%
61.11
85.74
62.46
83.20
三、悬液定量杀菌试验效果试验效果
试验菌种（菌号）
作用时间
min
对照组菌均值
cfu/m
试验组菌均值
cfu/m
平均杀灭率
%
大肠杆菌
10
4 X 105
20
99.99
8099
20
4 X 105
10
99.99
金黄色葡萄球菌
20
8 X 105
10
99.99
（ATCC6538）
10
8 X 105
10
99.99
第三节、臭氧在饮用水处理中的作用
处理水样试验 :
细菌消毒 溶解有机物的微凝聚作用（氧化）
病毒灭活 无机物氧化 洗涤剂 粒状活性炭 农药
可溶性铁和（或）锰的氧化 氰化物 酚 无烟煤
去络合有机物锰（氧化） 硫化物 有机物氧化 砂
除色（氧化） 亚硝酸盐 除藻类 生物过程预处理（氧化）
除臭、除味（氧化） 去除悬浮固体或浊度（氧化）
3.何谓臭氧水:臭氧最适宜的方式是将臭氧溶解於水中，形成所谓“臭氧水”。欧美一些发达国家将“臭氧水”称为“万能水”。它的杀菌速度比氯快许多倍。
4.臭氧水有何作用:臭氧水可对妇女、儿童使用的内衣、内裤、尿布、包被等进行杀菌消毒处理，能起到特别明显的保健作用。臭氧水可对瓜果蔬菜、海产品、肉类进行杀菌消毒，防腐保鲜，清除异味。同时具有降解瓜果、蔬菜表面残留含磷农药的功能。 利用臭氧水，可以清洁皮肤、保养皮肤，减轻化妆品对皮肤的刺激。利用臭氧水冷敷、浸泡烫伤、割伤、撞伤，可加速伤口愈合，防止感染。 利用臭氧水洗泡，可以防止皮肤病及真菌引起的脚气类疾病，同时还可以利用臭氧水洗头，可以清除头发毛细孔处的污垢，减少掉发。
第四节 臭氧机的选择及应用实例：
英国食品冷藏船，其冷藏仓的设计为1000 m3的容积安装10g/h臭氧发生器。
表2-3 1000 m3库容需臭氧/（g/h）
食 品 名 称所 需 臭 氧
食 品 名 称所 需 臭 氧肥肉、奶制品、脂肪多的鱼
冷藏蛋1.0～2.0
1.5～3.0瘦肉
蔬菜、水果(连续使用)3.0～5.0
2.0～1.0
不同用途的场合所要求的参考浓度见表2-4。
使用臭氧时注意事项：以上摘自现代生物技术与医药科技出版社《实用消毒灭菌技术》
1 作业现场空气中臭氧质量浓度不能超过国家允许标准（0.2 mg/ m3）。
2 用臭氧进行空气消毒必须在密闭空间，人不在现场的条件下进行；消毒后至少过30 min人才能进入。
3 对多种物品有氧化作用，用于物品消毒时，应充分考虑。
第五节 水处理的工艺流程
矿泉水的生产工艺流程： 原水 臭氧
↓ ↓
曝气→砂滤→精滤→灌装→密封
↓
检验
纯净水的生产工艺流程： 原水
↓
砂滤→碳滤→软化→保安过滤→→反渗透
臭氧 → 纯净水
饮料用水的工艺流程根据不同饮料的要求而定。
第五章 臭氧应用举例
根据一些应用于臭氧的资料，介绍几种食品应用臭氧贮藏的情况，供参考：
5.1臭氧在水果储存方面应用实例
Ⅰ 香蕉：
在臭氧浓度高的情况下，香蕉机关报陈代谢强烈。然而在低浓度下，例如3.21mg/m3(1.5ppm)，生理损害可能产生。如果臭氧浓度在53.5～64.2 mg/m3(25～30ppm)，8天后香蕉表皮会产生黑斑。臭氧浓度在64.2～192.6 mg/m3(30～90ppm)的范围内呼吸过程加快，而成熟过程保持不变。使用臭氧贮藏香蕉的最佳条件是湿度12℃，浓度在3.21～3.64 mg/m3，在这样的条件下，香蕉成熟不很快，呼吸强度变化也不大。
Ⅱ 柑橘：
柑橘对臭氧不敏感，甚至在85.64mg/m3的高浓度下。由于乙烯和其他的新陈代谢产物被臭氧氧化，柑橘的成熟减慢。
Ⅲ 浆果：
草莓、木莓、葡萄在贮藏期间，霉菌菌落特别可能发展。这可用4.28～6.42 mg/m3的臭氧，就可使霉菌的生长受到抑制，而对浆果的质量和香味没有影响，贮藏期延长一倍。但包装方式不能妨害臭氧与浆果接触。
Ⅳ 苹果：
在贮藏期间，视品种不同，在臭氧浓度4.28～23.54 mg/m3下，会出现生物损伤。美国所做的试验表明，在4.28 mg/m3下冷藏5个月，大多数品种没有受到损害。如果浓度稍许提高，某些品种的香味减弱，品质有些下降。去除乙烯对延长贮藏期有重大作用。新陈代谢产物的钝化也降低了表皮褐变。据国内某单位介绍，用臭氧保鲜的冷藏苹果，出库后半个月仍保持保鲜作用。
Ⅴ 梨：
对某些特殊品种的梨所做的研究表明，在臭氧浓度6.42 mg/m3，温度在5℃的情况下藏17天没有变坏，呼吸强度也没有增加。
5.2臭氧处理蔬菜方面的应用
Ⅰ 菜花：
在前苏联用臭氧处理菜花后贮藏，获得很好效果。
Ⅱ 马铃薯：
其贮藏条件为温度6～14℃，相对湿度90%以上。在臭氧浓度15～18 mg/m3，对马铃薯处理6～10h，可使马铃薯疫霉菌落停止生长，而马铃薯的颜色、味道、密度都没有变化。在臭氧的作用下，马铃薯的淀粉和维生素C含量增加，糖分下降。
Ⅲ 蒜薹：
蒜薹的贮藏，除了温度、湿度要求，气体成分控制以外，应用臭氧的重点处在空库消毒，入库预冷杀菌和换气前后的杀菌。蒜薹入库预冷完成后，可用4.28～8.56 mg/m3浓度的臭氧，杀死蒜薹表面部分微生物，。日常防霉，对大帐和气调库来说，应与换气同时进行，并要使臭氧均匀扩散，浓度应以有效去除蒜薹气体而没有明显的臭氧味为宜。对气调库来说，应把臭氧发生器放在库外。小袋包的防霉，应在每次换气前后进行。换气前使用臭氧的主要目的，是使换人气体的微生物减少。换气后则氧化乙烯去除气味为主。臭氧不直接接触蒜薹，浓度可适当高一些。臭氧发生器开、停的安排，应以开袋换气时嗅不到明显臭氧味为主。实际应用表时，臭氧可强烈抑制腐烂区扩展。如有腐烂发生，可使直接暴露于臭氧下，可得到很好效果。
Ⅳ 西红柿：
用于贮藏的西红柿，要先用皮厚、坚实的晚熟品种，五六成熟。分层单摆平放，按所带的温湿度或气调条件控制。进库前需对空库用臭氧进行消毒。日常防霉以臭氧浓度8.56～10.7mg/m3两天开机一次或以4.28～6.42 mg/m3每天开机一次，达到浓度即停臭氧发生器。贮藏一个半月，好果率达80%～90%。
Ⅴ 柿子椒：
采摘时应用剪刀剪断果柄，因为果柄受损易腐烂。柿子椒在帐内要分层散放，便于与臭氧接触，也有利于C O2、乙烯、热量的扩散。一般的贮藏温度为12～15℃，秋季采摘的为8～10℃，C O2＜3%，O2为10%左右。臭氧的充入，第一个月第天2～3次，浓度为10.7 mg/m3，以后可每天1～2次。贮藏70天，柿子椒商品率达80%以上。
Ⅵ 鸡蛋：
1930年末，病因80%的贮藏鸡蛋的冷库，都装有臭氧发生器，取得很好的效果。在贮藏鸡蛋的冷库中利用臭氧，有两种方式：连续应用和间断应用。连续应用的臭氧浓度为14.12 mg/m3，湿度为90%，贮藏8个月，质量很好。我国目前的冷库，大多数还需人员入库检测温度，所以采用间断供臭氧方式。其做法是每天开臭氧发生器1～2次，浓度为3.21～5.35 mg/m3，开机时间要与查库时间错开，以便人员进入。每次臭氧杀菌后，空气中细菌数下降70%左右，霉菌下降60%左右，鸡蛋壳上细菌、霉菌数下降50%左右。目前我国已有30多家蛋品冷库应用臭氧，都获得了好的效果，减少了损失，经济效益明显。
Ⅶ 肉类：
臭氧主要用于肉类屠宰后的成熟、嫩化过程的杀菌保鲜。其做法是每天用臭氧处理1～2次，生次持续2h，臭氧的浓度是6 mg/m3（空气），温度20℃，相对湿度85%，在密闭的房间里可保持42～44 h。若是把温度降低到6℃则可保持10天。牛肉在臭氧浓度10～20 mg/m3（空气）的情况下，与单用冷却相比，其贮藏期可提高30%～40%。牛肉表面微生物不超过103 /cm3。Billou对牛肉、小牛肉、羊肉、猪肉、鸡和兔应用臭氧的贮藏期，进行了详尽的研究，在通常情况下，各种肉类贮藏7天后，发现肉明显受到微生物的污染。而在相同情况下，应用臭氧，14天以后才出现微生物污染。总的情况是，在冷却情况下，使用臭氧与不使用臭氧相比，表面微生物菌丛（假单胞菌属、孢子，沙门氏菌、葡萄球菌）下降。如果污染程度早已很大，臭氧对表面微生物菌丛就没有效果，但仍能使冷库中的空气感到新鲜。
Ⅷ 奶酪：
在熟化和贮藏过程中，应用臭氧的经验很成功。温度是15℃，相对湿度80%～85%，臭氧浓度是0.0428 mg/m3。结果在其表面生长孢子，在熟化期被杀灭，贮藏期增长到11周。试验是在英国的一种奶酪上进行的。并且在贮藏室中存在异味，也由于臭氧的氧化作用而消除。
Ⅸ 鲜鱼保鲜：
国外用含有臭氧的水制成冰块来保藏鲜鱼，使保鲜可延长50%。一般认为臭氧在0℃时相当稳定，不易自然分解。含有臭氧的冰，在融化时其冰水混合物中，会有臭氧存在。对微生物的生长起抑制作用，延长保鲜期。
第五章 臭氧在矿泉水、纯净水
——及饮料用水生产中的应用
第一节 臭氧应用的概述
目前，在我国瓶装饮用水市场上，主要有矿泉水和纯净水两种饮用水。在饮料市场上，各种饮料的主要成分均为水，称为饮料用水。在此，就矿泉水和纯净水两种饮用水及饮料用水的消毒杀菌工艺做以概述。
在水质处理过程中，大部分微生物已被去除，但即使是采用微滤、超滤等方法处理水时，水中的细菌物质也不能全被去除。而一般的水质处理方法更不能除尽微生物。为确保产品在保质期内合格,保证消费者的健康，在制造饮料，特别是制造碳酸饮料、矿泉水、纯净水以及包装後不再进行二次灭菌的果汁饮料时，必须对水进行消毒处理，并要注意贮罐、管道、阀门等卫生状态，防止对水产生二次污染。
采用臭氧对自来水进行消毒，对病毒，细菌等微生物能够快速杀灭，比氯快百倍，几乎是瞬时杀灭，比氯快百倍，几乎是瞬时杀灭，并且杀灭效率很高。尤其是对有机化合物污染物质去除彻底而产生二次污染，对有毒化学物质，例如氰化物，酚类，苯酚等，对有害重金属例如汞，铅，镉，锰等，对致癌物，例如苯并芘，苯并蒽等氧化成为无毒的物质，并且水质无异味，甘甜可口。
水消毒的目的是杀灭水中的致病菌，并使水中的细菌含量符合规定标准。常用的水消毒方法是氯消毒、紫外消毒和臭氧消毒。
第二节 臭氧在饮用水处理中的作用
自1902年在德国帕德博恩建立了第一大规模水厂以来，世界上已有数千个臭氧水厂，在欧洲已达到普及的程度，美国、加拿大、日本等国家都在大力发展臭氧处理饮用水工程。1980年加拿大蒙特利尔建成世界最大的臭氧水处理厂，日供水量230万吨，臭氧用量300kg/h。最新资料介绍，臭氧发生器单产量已达300kg O3/h，足够一个中等城市饮用水厂消毒使用。
我国由于经济发展水平限制，自来水厂应用臭氧消毒工艺比较少，北京、上海、抚顺等地在20世纪80年代建立了几个水厂，以北京田村水厂规模最大，臭氧装机总量15 kg/h，1997年昆明建成我国最大的臭氧水厂，臭氧装机总量33 kg/h，对提高供水质量发挥了重要作用。我国一些大型企业自供水采用臭氧消毒工艺比较积极，如大庆、胜利油田、燕山石化等臭氧水厂都在运行。
我国瓶装水采用臭氧消毒杀菌净化工艺最为普遍，粗略估算，矿泉水、纯水、洁净水厂一千多家，约60%采用臭氧杀菌工艺。由于技术监督、防疫部门已形成共识，没有臭氧设备的瓶装水厂将很难在市场上竞争。随着瓶装水市场的发展，国内发展了一大批臭氧设备生产企业。臭氧发生器、投加混合设备品种繁多，质量参差不齐。其关键在于处理水应达到（2.7～4.5）×10-5mol/L(0.3～0.5mg/L)的臭氧溶解度值，这首先要求投加臭氧量应满足1m3水2g O3的条件，同时必须保证水气充分接触并保持一定时间。根据实践经验，臭氧发生浓度高于8 mg/L时容易达到溶解度要求。
美国在20世纪70年代初开始利用臭氧处理生活污水，其主要目的为消毒并降低生物耗氧量（BOD）和化学耗氧量（COD），去除亚硝酸盐、悬浮固体及脱色，已达到全国生产应用的水平。日本则在缺水地区进行污水臭氧处理后作为非食用水（即中水）循环使用。臭氧用来处理工业污水对电镀含氰污水氧化、纺织印染污水脱色、精炼污水去除酚、烷类物质等。美、日、德、法等国近年来都建立了大规模的污水处理厂，我国炼油、印染行业也有试验性应用。
游泳池水臭氧消毒应用已得到广泛普及，其处理效果和优点已被公认，国外应用极为普遍。我国广州天河游泳馆、北京亚运村游泳馆等采用后，池水清澈透明彻底解决了氯消毒刺激眼睛、皮肤及设施发黄的难题。
目前美国冷却塔协会推荐臭氧处理冷却循环水技术，可以达到阻垢、杀菌除藻、防腐蚀与稳定水质的目的，美国臭氧公司已有，计算机控制监测的臭氧冷却塔冷却循环水系统在运行，进行实验研究总结经验。
第三节 臭氧消毒系统的叁数选择
3.1 消毒系统设计叁数的选择：
臭氧投加量为1-5mg / L , 接触时间为4-10min，保持0.1-1mg / L剩馀臭氧浓度。
3.2 主要设备的选择：
a．臭氧发生器
3.3 臭氧发生器的产量应根据设计流量及臭氧投加量来确定。
W = 0.001×Q×P
W --- 臭氧发生器的产量（g / h）
Q --- 设计水量（L / h）
P --- 臭氧投加量，一般采用1-5 mg / L
0.001 --- 单位换算系数
b. 接触氧化罐
3.4 接触氧化罐的尺寸应根据设计流量及流速来确定。
S = Q / V
S --- 罐体截面积（m2 ）
V --- 流速，一般采用8-10m / h
D =
D --- 罐体直径（m）
3.5 罐体高度的确定：
H = V×t + 0.2
H--- 罐体高度（m）
t --- 接触时间，一般采用4-10min
0.2 --- 布水空间高度（m）
3.6 安装运行
臭氧发生器一般采用喷射投加方式，即全部或部分水流与臭氧通过喷射器混合後进入接触反应罐。连接水路和气路。保持臭氧发生器进气口与大气相通。开启水泵。调节进水阀门，调气量开关在最大位置。调节水射器旁的水压调节阀，使臭氧发生器进气口与气瓶连接，调节气瓶减压阀。接好电源线，按电源开关，调功率调节开关至最大。工作20分钟後，用水中臭氧浓度检测仪检查出水口臭氧浓度，应约为0.4mg/L。
3.7 设计举例：某纯净水厂消毒工艺设计流量为10m3/ h，选择臭氧发生器及接触氧化罐。
解：设臭氧投加量为2mg / L，
则 W = 0.001×Q×P = 0.001×10×1000×2 = 20g / h
设罐内流速为10m / h，
S = Q / V = 10 / 10 = 1m D = = = 1.13 (m)
取罐体直径为1.15m，
H = V×t + 0.2 = 10×10 / 60 + 0.2 = 1.87m
取罐体高度为1.90m，
即罐体尺寸为，D×H =φ1150×1900（mm）
第四节 二次加压给水臭氧消毒系统
传统的二次加压供水系统一般设在住宅小区内，设施包括储水池、泵房两部分（平面示意图见图一）。供水的主要方式为水泵和高位水箱联合供水、气压罐供水及变频供水三种方式，现在主要的方式为变频给水。储水池通常有两种方式，即地下式和半地下式。泵房一般由四部分组成：
储水池 泵房
图一：二次加压平面示意图
泵 室控制室卫生间休息室
图二：泵房平面示意图
用臭氧消毒可根据原有泵房及管网状况进行改造，有两种情况，一种情况是，由於原有进户管路为枝状管路，且管材为普通镀锌管，该工艺宜采用臭氧消毒与活性炭吸附联合去除有机物和细菌，还需设投加馀氯装置以保证持续杀菌能力，避免再次污染，工艺流程见图三。在采用循环管路或管材采用优质钢管、PVC、铝塑管情况下，可以采用活性炭过滤和臭氧消毒，直接进入管网，工艺流程见图四。根据原有泵房情况，确定设备的合理安装，气水混合装置和活性炭过滤罐宜设在泵室内，臭氧发生器最好安装在控制室内，以便於操作管理，也可以设在泵室内。
图三： 尾气处理器
↑
储水池 → 反应罐 → 活性炭吸附罐 → 调速泵
↑ ↑
臭氧发生器 加氯机
图四 尾气处理器
↑
储水池→ 活性炭过滤罐 → 反应罐→ 调速泵
↑
臭氧发生器
一、工作原理
1.设计水量：
二次加压供水储水池水量按最大日用水量的30~40%计算，管道直饮水是新兴事物，国家有关部门对居民的饮用水定额并没有明确的规定。根据有关资料，确定本地区居民用水定额为： q=180L/人·d。并根据直饮水的用水相对集中的特点，确定最高日变化系数为Kd=1.2，日最高时变化系数为Kh=1.8
2.工艺特点
迅速杀灭水中的细菌，并且灭菌范围更广，可以杀死水中的细菌、病毒、芽孢等各种微生物。水质有更好的净化功能 ，可以去除水中超标的铁、锰和硬度，使有机物在臭氧和活性炭作用下去除，消除水中异味，同时水中含氧量增加，使水更加清澈透明。
有残留物，臭氧消毒後分解为氧气，克服了氯消毒的馀氯气味和产生有机氯化物及紫外线无持续灭菌能力的缺点。工艺设计主要目的是去除水中残留的有机污染物，增加水中的溶解氧，进一步改善水的口感。
3.系统优势：工艺先进，采用臭氧+活性碳 结合技术运行维护十分方便。水质明显提高
三、主要设备：
在原有的设备基础上，主要设备增加了臭氧发生器、反应罐和活性炭罐，还需要气水混合装置、相应的水泵。并不需要再增加配电设施，运行维护十分方便。
四、系统工艺叁数：
一住宅小区共有16栋住宅楼，均为6层，每栋楼6个单元，每单元共计12户,按每户3人计。工艺系统如图四，则该小区泵站各工艺环节叁数为：
1.储水池容积：用水定额按每人200L/d计，日变化系数为1.2。则最大日供水量为：
Q=1.2×n×q=1.2×3456×0.2=829m3/h
n=16×6×12×3=3456
储水池容积按最大日供水量的30%计算：
V=0.3×Q=0.3×829=248.7m3
2.最大时用水量：
时变化系数为1.8，最大时供水量：Q1=1.8×Q/24=1.8×829/24=62.2m3
3.活性炭过滤：采用 1400×3050的罐体4个，滤料选用化工厂生产的活性炭滤料，填装厚度为1.5m。每罐流量：Q2=62.2/4=15.6m3/h
接触时间：T=V/ Q2=60×0.7 2×3.14×1.5/15.6=8.8min
滤 速：v= Q2/S=15.6/(0.72×3.14)=10.1m/h
4.臭氧发生器：按每吨水投加1.5~2mg/L设计，
则最大时需臭氧量为：62.2×2=124.4g/h 选规格为100g/h的臭氧发生器。
5.反应罐： 选用 1400×3050的罐体。由射流泵和文丘里管及反应罐构成了臭氧混气单元。
停留时间：T=V/ Q2=60×0.72×3.14×2/15.6=11.8min
空罐流速：v= Q2/S=15.6(0.72×3.14)=10.1m/h
6尾气净化器：选用我单位生产的尾气净化器。
第五节 游泳池循环水臭氧消毒的应用系统
一、臭氧消毒的特点：
1. 反应快投量少，臭氧能迅速杀灭扩散在水中的细菌、芽孢、病毒且在很低的浓度时既有杀菌灭活作用；
2. 适应能力强，在PH5.6-9.8，水温0-37℃的范围内，对臭氧的消毒性能影响很小；
3. 在水中不产生持久性残馀，无二次污染；
4. 臭氧的半衰期很短，仅二十分钟；
5. 能破坏水中有机物，进行脱色和去嗅去味作用，使水呈蔚蓝色，而又不改变水的自然性质。
二、臭氧消毒的缺点：
1. 因臭氧不易溶於水中，且不稳定，故其无持续消毒功能，应设置氯消毒与其配合使用，
2. 臭氧有毒性，池水中不允许超过0.01mg/l；空气中不允许超过0.001mg/l；
3. 臭氧消毒法设备费用高，耗电大。此乃限制或影响臭氧消毒广泛推广使用的主要原因。
三、列举游泳池臭氧消毒净化水工程实例：
某工程25×12.5标准游泳池为公共活动类，其平均水深按1.7m计算，每天循环次数按6次计算，附加系数按1.1考虑，其循环水量为25×12.5×1.7×6×1.1/24=146.1m3/h。 根据臭氧消毒用於游泳池净化循环水系统，其投加量推荐范围为0.2-2.0mg/l，可以看出其最小重量投加比0.2mg/l，其平均重量投加比1.1mg/l，其最大重量投加比2.0mg/l。
解：按最大投加量设计 计算臭氧投加量=2.0×146.1=292.2gO3/h，
1、选ZW-200型臭氧发生器一套，其单台运行参数为：
臭氧发生量为 200.0g/h，额定电功率为2.0Kw，冷却水量0.8-0.9m3/h，需气量4.0 m3/h，
2、选ZW-100型臭氧发生器一套，其单台运行叁数为：
臭氧发生量为 100.0g/h，额定电功率为1.0Kw，冷却水量0.4-0.5m3/h，需气量2.0 m3/h，
3、按实际投加比=300÷146.1=2.05mg/l。选LOD-2型制氧机三套，其单台运行参数为：
供氧量2.0 m3/h，氧气浓度92%±3，额定电功率为2.5Kw。
4、臭氧投加方式采用水射器，选25QY-2型水射器一台，其单台运行参数为：
进水214L/min，吸气198L/min，进水压力1.05kg/cm2，出水压力0 kg/cm2；
5、配套水泵25QY-2型二套，其单台运行参数为：
流量12.8 m3/h，扬程19.5m，配用功率1.5Kw。
由于采用的是"部分喷射"或称"支流喷射"，故此再利用管道混合器加以充分混合，管道混合器采用玻璃钢制品，并与管道同径。选接触反应罐一台，其外形尺寸φ2200，H=2.4m，以满足接触反应时间的要求。对於接触反应后多馀的臭氧利用尾气处理器对臭氧催化分解为氧气，达到无害化处理。
最后，利用活性炭过滤器进行深度处理，以将臭氧杀死的各种病原体以及其它普通过滤法难以去除的某些有机或无机污染物加以去除。选活性炭过滤器二台，其外形尺寸φ2200，H=2.4m。
结论臭氧消毒系统一次投资偏高，尤其设备投资偏高，但处理水成本低、运行成本少、经济指标好，这与以往水处理工作者头脑中固有的臭氧消毒系统投资高、运行成本亦高的观念有一定的区别.我公司臭氧消毒设备性能比以往的臭氧消毒设备的性能有了很大的提高，核心技术有了突破，有更大的实用价值和更广阔的应用空间。
第六节 臭氧空气消毒灭菌方案
在医药生产工艺中，对于无菌生产洁净区域环境的微生物进行有效的控制，需要选择适宜的消毒灭菌剂，杀灭洁净环境内空气中和浮在机械设备、模具、容器、建筑物表面上的杂菌，以保持"无菌药品"生产所必须的相应洁净度环境（无菌室）。臭氧消毒用于洁净室消毒，不但能满足生产要求，保持良好的工作环境，而且会产生可观的经济效益。
（一）采取臭氧消毒灭菌方式：
利用HVAC系统的循环风作为臭氧的载体，即将臭氧发生器生产的臭氧化气体，由HVAC系统中净化风机产生的压力风源，扩散至所控制的整个洁净区域，并且使空气中臭氧浓度均匀，在洁净区域的生产环境中不增加任何消毒设备，同时对HVAC系统起到杀灭杂菌和霉菌的效果，即可达到灭菌的目的，延长过滤器的使用寿命。
（二）臭氧发生器在HVAC系统中的安装方法：
把臭氧用通过管道直接引到送风主管道中，利用HVAC系统中净化风机S产生的压力风源，扩散至所控制的整个洁净区域，2、对没有HVAC系统的房间，可以把臭氧直接通到房间内，利用内循环，把臭氧扩散至整个房间，同样可以达到消毒灭菌目的。
（三）臭氧消毒的经济效益分析:
GMP实施指南要求洁净度100级，非连续运行的洁净室，可在非生产时，上班前2小时左右，空调系统运行保持室内正压。开风机消毒灭菌换空气即可，实现了洁净室的节能消毒。为保证洁净度，对洁净度要求10000级区域的空调宜连续运行，用臭氧对洁净室进行消毒灭菌。
（1）臭氧消毒代替化学试剂薰蒸灭菌，实现了洁净室空调系统节能；
（2）节约消毒剂减轻劳动强度，同时解决了消毒剂易燃易爆问题；
（3）避免化学药剂产生的二次污染，延长过滤器尤其是高效过滤器的使用寿命，从而节约维护费；
（4）取消每月二次的大消毒，可延长生产周期，提高产量。 （注O3 l ppm=2.14mg/h）
（四）采用臭氧节能计算：
计算参数：空调系统送风量为10万m3/h，风机总功率按100kw按12小时计；
运行时间：每天减小风机运行可节电10小时×27天×11月=100×10×27×11=297000 kw
电费计算：如电价为0.6元/ kw,全年节约电费: 297000×0.6=178200元
（五）臭氧设备选择方法：
利用HVAC系统集中投加时，臭氧发生器选用按以下方法计算：首先计算实际臭氧消毒体积，实行体积由三部分组成V=V1+V2+V3，V1洁净区空间体积，V2空气净化系统体积，V3循环时空气损失体积，实际计算过程中V3等於循环系统总风量的1.1%。根据《消毒技术规范》的标准确定臭氧灭菌的投加量（g/h），对於空气浮游菌，臭氧灭菌浓度为4-8mg/m3，对物体表面沉降菌落，投加量为20-30mg/m3.
1、实际选用臭氧发生器的产量
w=c*v/s w，单位为g/h。
c：单位体积投加量，
v：实际臭氧消毒体积，
s：臭氧衰退系数0.4208
如工厂为空气灭菌，洁净室所需臭氧浓度定为c=5ppm，但事实上，洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括物体表面的消毒，所以，我们的设计浓度C为10ppm。
2、工程技术叁数：
消毒面积S=36*48=1728 m2
标高H=2.6 m
送风量为100000m3/h
3、根据工厂提供的工程参数：
V1=S*H=1728*2.6=4492.8m3
V2忽略不计
V3=100000*1.1%=1100m3
消毒体积: V=V1+V2+V3=4492.8+1100=5593m3
4、所需臭氧投加量 :
W=C*V/S
=10*2*5593/0.4208=266g/h
6、使用臭氧时注意事项：
作业现场空气中臭氧质量浓度不能超过国家允许标准（0.2 mg/ m3）。
用臭氧进行空气消毒必须在密闭空间，人不在现场的条件下进行；
消毒后至少过30 min人才能进入。
对多种物品有氧化作用，用于物品消毒时，应充分考虑。
医疗卫生领域
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。
臭氧还可以用于治疗。如俄罗斯研究出一种特殊的液压液来治愈伤口，其基本方法就是在高压下用雾状富含臭氧的生理溶液冲洗伤口，水流就象手术刀一样将伤口中的脓血、坏死组织及细菌分解物清除，同时杀死伤口表面的致病微生物。然后变换"臭氧刀"的结构，继续增大液体的压力，使臭氧化的溶液渗进发炎组织几毫米至3厘米深，并增加氧气，杀死更深层的致病细菌。据报道，用这种方法已治疗过200例病人，他们都是一些糖尿病、脓毒病、血管动脉硬化及不宜施行通常外科手术的患者，结果这些病人的伤口全都完全愈合。
水果蔬菜保鲜领域
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。
天地壹号生产工艺消毒灭菌系统建设方案
前言:
江门市天地壹号饮料公司，是以生产饮料企业，对产品的卫生质量要求较高。广州佳环电器科技有限公司，是国内生产臭氧消毒灭菌产品的专业性厂家，以技术的高起点、品种的系列化形成自己独有的核心竞争力。为企业提高服务。
项目分析：
1、因为加工车间为包装车间，采用紫外线消毒，消毒有死角，消毒时间长，耗电量高，灭菌不彻底。
2，原管道采用高温消毒，耗电量高，耗水量大，消毒时间较长，。
3，原料用水采用层层过滤，减缓水流速，不适合大规模的生产，
4、臭氧处理水已有十几年的历史，被城市饮水广泛采用，能够增加水的口感，保留水中天然成份。
解决方案：特别为天地壹号饮料公司制定以下方案：
5、天地壹号设计方案：包装车间消毒设计：
管道体积：v={长30m×[面积(0.06m/2)2×3.14]}+(1000×1.1%)=0.08 m3+11 m3=11.19 m3
取臭氧量：W=取臭氧浓度8mg/ m3×消毒体积11.19m3/衰退系数0.4208=212mg
罐 体 积：v=高6m×面积(2.5m/2)2×3.14+10000×1.1%=29.44 m3+110 m3=140 m3
取臭氧量：W=取臭氧浓度8mg/ m3×消毒体积140m3/衰退系数0.4208=2661mg/h=2.7g/h
方案一：将臭氧发生器安装在生产车间解决管道污染问题；
名 称消毒对象使用时间数 量单 价合 计臭氧机稀释罐60分钟1台3600元/台3600臭氧机管道30分钟1台348元/台348导气管 30米3元/米90施工费 2人50元/人100
方案二：将臭发生器安装在水处理工艺部分，对原料水进行无菌、除氯、增加口感处理
水总量为8~10小时60吨，流速为7.5吨/小时,
W=0.001×7.5吨/小时×1000升×2克/升=15克=5克×3台
名 称消毒对象使用时间数 量单 价合 计臭氧机原料用水5小时3台4800元/台14400导气管 10米3元/米30射流器 3个50元/个150元
方案三：将臭氧发生器安装在包装车间，对空间进行无菌消毒；
洁净空间体积：V= 消毒体积+空气净化系统体积+循环时空气损失体积
V1=50㎡×5m=250m3+V2(0)+V3(10000×1.1%)=110m3
臭氧量选择：W=C×V/S×W
=取臭氧灭菌菌浓度×消毒体积/衰退系数
=6mg×360m3/0.4208=5g/h（消毒时间限30分钟，要两台同时运行）
名 称消毒对象使用时间数 量单 价合 计臭氧机空间30分钟2台3600元/台7200导气管 30米3元/米90施工费吸顶式 2人100元/人100
方案四：全程控制跟踪消毒，由专人负责，对原料库、车间、成品间的消毒防霉，早晚开机30分钟。
名 称消毒对象使用时间数 量单 价合 计臭氧机空间30分钟1台3600元/台3600导气管 30米3元/米90
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，还没有一例关于臭氧爆炸的事例。
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得多。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6.25×10-5mol/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非20min（20℃），然而在二次蒸馏水中，经过85min后臭氧分解只有10%，若水温接的0℃时，臭氧会变得更加稳定。
2.2 环境对臭氧杀菌的影响
臭氧对微生物的杀灭主要受到浓度、温度、有机物以及湿度等的影响，而与作用时间关系较小，一般臭氧对微生物达不到灭活剂量时，不能通过延长作用时间来补偿。
（1）浓度的影响
浓度是决定臭氧消毒效果的重要因素，臭氧对微生物的杀灭程度与臭氧浓度有关，而与接触时间关系不大。对于病毒和细菌芽孢，当余臭氧浓度达不到灭活剂量时，延长时间也不能提高杀灭率。
（2）湿度的影响
当臭氧消毒空气或熏蒸消毒时，相对湿度较高，杀菌效果较好。有研究表明，相对湿度小于35%时，即使臭氧浓度较高，对空气中细菌的杀灭率也很低。应用臭氧进行表面消毒，干燥表面的细菌较难杀灭。
（3）有机物的影响
有机物可显著减弱臭氧对微生物的杀灭作用。应用臭氧消毒，可因有机物对微生物的保护作用而达不到要求的消毒效果。
（4）温度的影响
随着温度的增加，臭氧的杀菌作用增强。但温度增高，会使臭氧在水中的溶解度降低，因此实际上消毒过程中，温度升高，反而会影响消毒效果。
（三） 臭氧消毒特点
臭氧消毒灭菌方法与常规消毒灭菌方法相比具有如下特点。
高效性 臭氧消毒是以空气为媒质，不需要其他任何辅助材料和添加剂。消毒进行时臭氧发生器产生一定量臭氧，在相对密封的环境下，扩散均匀，包容性好，克服了紫外线杀菌存在的诸多死角的特点，可达到全方位快速高效的消毒灭菌目的。另外，它的灭菌谱广，既可杀灭细菌繁殖体、芽胞、甲乙型肝炎病毒、真菌和原虫胞体等多种病毒，还可以破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、腥 、臭等异味的功能。
高洁净性 臭氧快速自然分解为氧特性，是臭氧作消毒灭菌剂的独特优点。臭氧是利用空气中氧气
产生的，消毒氧化过程中，多余氧（O）在30min后又结合成氧分子（O2），不存在任何残留物，解决了消毒剂消毒方法产生的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。
方便性 臭氧灭菌器一般安装在洁净室内或空气净化系统中或灭菌设备内（如臭氧灭菌柜、传递窗等）。根据调试验证的灭菌浓度及时间，设置灭菌器的按时间开启及运行时间，操作使用方便。而用甲醛熏蒸消毒时间长，而臭氧消毒可以天天定时开启使用。
经济性 通过臭氧消毒灭菌在诸多制药行业及医疗卫生单位的使用及运行比较，臭氧消毒方法与其
他方法相比具有很大的经济效益和社会效益。在当今工业快速发展中，环保问题特别重要，
而臭氧消毒却避免了其他消毒方汉产生的二次污染。
以上摘自中国环境科学与工程出版社《臭氧技术与应用》
臭氧可用于消毒，包括饮用水、污水以及医院诊疗用水的消毒；也可用于空气消毒，物品表面
（1）饮用水消毒 臭氧用于消毒饮用水，作用速度快，效果可靠，能脱色除臭，降低水的浑浊度，去除水中的酚、铁、锰等物质。一般加臭氧量0.5～1.5mg/L，水中余臭氧质量浓度保持在0.1～0.5mg/L、维持5～10min可达消毒目的。对于水质较差的水，加臭氧量应在3～6mg/L。
（2）污水消毒 与含氯消毒剂相比，臭氧消毒污水不仅消毒效果好，而且可改善水质，同时臭氧易于分解，不存在残留毒性问题。用臭氧处理污水工艺流程是：污水先进入一级沉淀池，净化后进入二级净化池，通过污水臭氧在塔内充分接触10～15min后排放。处理后的污水清亮透明，无臭味，细菌总数和大肠菌群数均可符合国家污水排放标准。
（3）空气消毒 臭氧对空气中的微生物有明显杀灭作用，采用30mg/ m3质量浓度是臭氧作用15min，对自然菌的杀灭率可达90%以上。医院儿科病房、妇科检查室、注射室、换药室、冶疗室、供应区、急诊室、化验室、各类普通病房和房间，要求空气中细菌总数≤500cfu/ m3，可采用臭氧消毒，要求达到臭氧质量浓度≥20mg/ m3，在相对湿度≥70%的条件下，消毒时间≥30min。
（4）物品表面消毒 将待消毒物品置于装有臭氧发生器的密闭房间内，或利用内装臭氧发生器的消毒柜进行消毒。臭氧对物品表面上微生物杀灭作用缓慢，一般要求臭氧质量浓度为60 mg/ m3、相对湿度≥70%、作用1～2h可用于饮食用具、食品加工工具、理发工具、衣物、票券、医院化验单的消毒，也可用于医疗器械的一般消毒。最近有报道应用臭氧对假牙进行消毒，效果良好。物体消毒也可用臭氧水进行浸泡、冲洗。
表2-1 臭氧在饮用水处理中的作用
细菌消毒 溶解有机物的微凝聚作用（氧化）
病毒灭活 无机物氧化
可溶性铁和（或）锰的氧化 氰化物
去络合有机物锰（氧化） 硫化物
除色（氧化） 亚硝酸盐
除臭、除味（氧化） 去除悬浮固体或浊度（氧化）
除藻类 生物过程预处理（氧化）
有机物氧化 砂
酚 无烟煤
洗涤剂 粒状活性炭
农药
