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摘要：本文论述了电解法、电晕放电法产生臭氧的优缺点以及臭氧在水处理，医疗保健，食品保鲜等方面的应用。
关键词：臭氧; 应用
文章编号：1005－6629(2008)04－0053－03中图分类号：X515 文献标识码：E
1 引言
臭氧（化学分子式为O3， 分子量为48.00）又名活氧、三子氧、超氧、富氧，广泛存在于地球表面20公里以外的臭氧层，因其能吸收太阳辐射中的绝大部分紫外线，保护地球生物免受伤害，而广为世人关注。臭氧在常温下为带蓝色的爆炸性气体，有特臭，为已知最强的氧化剂。臭氧气体经冷处理后可呈液状，沸点为-112.3℃, 在水中溶解度比氧高，但因分压较低，故在平时使用温度与压力下，只能得到每升数毫克的溶液，含臭氧的溶液，温热时会爆炸。臭氧的稳定性极差，在常温下可自行分解为氧，在270℃高温下可立即转化为氧。1%水溶液在常温大气中的半衰期为16分钟，所以臭氧不能像其他工业气体一样用瓶贮存，一般为现场生产，立即使用。
早在19世纪中叶，人类就认识了臭氧及其强氧化性。19世纪末，20世纪初臭氧已应用于蔗糖精制和亚麻制品的漂白，牛奶、肉制品等蛋白质含量较高食品的保鲜，造酒业上消毒杀菌，印染业中脱色以及下水道脱臭除菌等。臭氧在我国的应用比较迟，主要是用于矿泉水、纯净水等直饮水生产企业、及一些高档住宅小区分质供水，采用臭氧发生器进行水处理消毒杀菌等。
随着人们对臭氧认识的深入以及臭氧技术的发展，臭氧已应用于许多行业和部门。
2 臭氧的产生
目前生产臭氧的方法大致有：电晕放电法、核辐射法、紫外线法、等离子体射流法和电解法等。下面主要介绍电晕放电法和电解法制臭氧。
2.1电晕放电法
电晕放电法是一种干燥的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。常用的原料气体为氧气、空气。
电晕放电法可产生大量臭氧，能耗低，故常用于工业上，但产生的臭氧纯度不高，同时会产生对人体和环境有害的氮氧化物，造成二次污染。因此在食品、医疗、家用等需纯净臭氧领域的应用受到限制，此方法通常用于废水处理方面。
2.2电解法
电解法是利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧。目前比较有代表性的技术是用（固态聚合物电解质）SPE电极与金属氧化催化技术。 使用纯水为原料可得到20%左右的高浓度臭氧，这是目前世界上生产臭氧浓度最高的方法。
电解法制出的臭氧具有浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的优势，在医疗、食品加工与养殖业及家庭方面具有广泛的开发价值。但与电晕放电法相比，电解法制臭氧量小，能耗大；而电晕放电法虽产量高、规模大，但气体需干燥，产出的臭氧浓度很低，电极易损坏，也存在诸多不足。因此开发电解法与电晕放电法的优势应用领域是当前需要解决的技术问题。
3 臭氧的应用机理
臭氧作为气体消毒剂，其杀菌过程为强氧化作用使微生物细胞中的多种成分产生反应，从而产生不可逆转的变化而死亡。一般认为，臭氧灭活病毒是通过直接破坏其核糖核酸或脱氧核糖核酸完成的。而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损失，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组织，使其死亡。湿度增加可提高杀灭率，是由于在湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏。
臭氧去除异味性能极好。它的强氧化性能使各种有臭味的无机或有机物质氧化，除掉其臭味。臭味的主要成分是胺类物质、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化合物、二甲二硫化物等。它们与臭氧作用几分钟即可被臭氧氧化，除去臭味。
臭氧在废水中可用来脱色。有色物质中的发色基团有： 乙烯基、偶氮基、氧化偶氮基、羧基、硫羧基、硝基、亚硝基等。臭氧能打开它们的不饱键，使之失去显色能力。
臭氧氧化水中的酚属于自由基反应，首先经过链的引发，进而引进羟基，直至最后氧化为二氧化碳和水。臭氧还能氧化电镀废水中的氰。臭氧对无机金属离子诸如Fe2 、Mn2 等的氧化均与氯气相似，将其氧化为较高价态的稳定的沉淀物。应用臭氧、活性炭同时处理废水，活性炭能催化臭氧的氧化，并可降低臭氧消耗量。
4 臭氧的应用现状
4.1臭氧在水处理上的应用
4.1.1在工业污水、生活污水及医院污水上的应用
工业上几乎都用电晕放电法来制取臭氧，这样生产出来的臭氧适用于初步处理含烷基苯磺酸钠、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等污染物的污水，还适用于处理含Fe2 、Mn2 、氰、酚、亲水性染料、细菌等污水。
由于水资源愈来愈紧张，工业及城市生活污水处理后经常回用，这就需要提高污水的处理标准。利用臭氧对水进行深度处理，可除掉水中各种杂质，从而达到回用标准。
臭氧处理医院污水可消毒灭菌。若采用臭氧处理医院污水，可截断传染源，免除后顾之忧。并且臭氧在几分钟之内可以将病毒全部杀死，比当量氯气快200～3000倍。
城市污水处理系统工程也已经开始使用大型臭氧发生器进行杀菌消毒除味脱色处理。
4.1.2 在循环冷却水和锅炉给水中的应用
在循环冷却水中，需对水进行深度处理，臭氧可以除去形成污垢的杂质，防止阻塞管道。当然，要达到此目的必须先将氨除尽，否则其还原性会分解残余臭氧，不利于保持臭氧的氧化效率，通常残余臭氧保持在0.5mg/L左右为宜。
目前只有美国将臭氧应用在循环冷却水的处理，其他国家包括中国均尚处于试验阶段。
在锅炉给水中不宜用氯气进行处理，因为氯气的存在会破坏离子交换树脂的结构，采用臭氧恰好可以弥补这一不足，且臭氧会分解释放出氧气，使水中溶有丰富的氧，有利于铁锰等金属离子的去除， 而不用担心传统的曝气除铁法因缺氧导致除铁不彻底，使树脂中毒，甚至因积垢而使锅炉爆炸。
4.1.3 臭氧在饮用水上的应用
采用臭氧消毒灭菌不存在任何对人体有害的残留物（如用氯消毒有致癌的卤化有机物产生），对提高饮用水的消毒质量问题非常有效。
地表水中含有各种有机、无机以及各种细菌、病毒。地表水用臭氧进行深度处理后，基本上可以达到优质饮用水标准。有实验表明水中臭氧浓度在0.4ppm时， 只需一分钟就可以将细菌和病毒全部杀死，它杀病毒比杀菌的速度更快。
经过臭氧深度处理的饮用水的质量很高，可以防止微生物在管道内生长，保护了人体的健康。若是只用紫外消毒杀菌，只能透过一定厚度的水层，消毒杀菌不彻底，而用臭氧就能彻底解决问题。臭氧若是结合紫外对饮用水消毒杀菌，效果比单独用任何一种方法更好，还能节省能耗。
利用臭氧对自来水直接消毒则要简单得多，所需臭氧浓度也小得多。不过，臭氧极易分解，在它们的终端都还需要加少许余氯，以防止细菌在配水管网内的再度滋生。
4.1.4 其他水处理
应用臭氧消毒游泳池水在国外十分普遍。经臭氧消毒后，游泳池池水清澈透明，彻底解决了氯消毒刺激眼睛、皮肤的问题。我国有部分经济发达地区也采用臭氧消毒游泳池水，效果较好。
给小区分质供水，必须使用臭氧消毒灭菌，只有这样才能保证饮用水时刻处于无菌富氧状态。
臭氧分解后能产生氧气，既可改善食用水生生物的生存质量，又能对其生存场所杀菌消毒。不过臭氧浓度应避免高于0.1mg/L，因为它有害于水生生物。
4.2 医疗保健上的应用
目前，国际上在医疗方面臭氧已有多种用途：如病房、手术室的空气消毒，利用臭氧水进行医用器械消毒，采用臭氧进行牙科疾病治疗（口腔手术及保持口腔无菌）， 采用臭氧与放射理疗结合治疗癌症，喝臭氧水治疗妇女病，注射臭氧气体治疗瘘痔、静脉曲张等。在保健方面， 日本、台湾流行吸强气（含低浓度臭氧的空气）以强身，用臭氧水淋浴身体杀体菌和美容。现在流行的高科技美容，其中就有应用臭氧进行美容。
早在20世纪初期臭氧已成功用于贫血、糖尿病等的治疗过程中。到80年代，国外普遍在临床上作为辅助愈合物。此外臭氧能够优化组织的氧化基因，因此臭氧具有治疗和保健的双重功能。不过，医疗上要求高纯度和高浓度臭氧。
由于臭氧可以减少或去除血液中血红细胞的结团，增强对氧的吸收，提高动脉压，降低血液粘性，促进血液循环， 故对预防和治疗心血管疾病有一定的疗效。臭氧还能促进局部和周身血液循环，若采用臭氧浴，对风湿、类风湿有显著的疗效。如果经常进行臭氧浴，还能增强机体的免疫力，预防皮肤病。
临床经验证明，臭氧对皮肤关节肿胀、皮肤溃疡症、神经性皮炎、脂溢性皮炎、手足癣、湿疹等皮肤病，白癜风、骨折等疾病有显著疗效。
4.3臭氧在食品加工保鲜方面的应用
臭氧在食品行业的应用更为普及。1904年欧洲就利用臭氧对牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜处理；三十年代末，美国80%的冷藏蛋库都安装了臭氧发生器；二战后，欧美、日等国在食品果品、蔬菜保鲜中将臭氧运用到储存、制造、运输等各个环节。现在我国部分食品工业厂家已经开始使用臭氧机对生产线及产品进行高效快速消毒杀菌保鲜处理，同时对生产车间进行严格的空气消毒。
4.4 臭氧在其他方面的应用
臭氧还可用于垃圾压缩站消毒解除异味、旅游景点的灭菌、除去公厕异味和病毒等方面。臭氧作为一种强氧化剂、催化剂、精制剂在化工、石油、造纸、纺织、制药及香料等方面的应用尚刚刚起步，应大力开发臭氧技术，利用臭氧合成提纯高级香料，进行表面改性，提高产品质量，减少传统工艺造成的环境污染。
参考文献:
[1]储金宇等.臭氧技术及应用[M].北京：化学工业出版社.2002.5.
[2]杜连祥等.工业微生物实验技术[M].天津:天津科学技术出版社，1992.
[3]张捍东.臭氧消毒的原理与应用[J].安徽建筑.2002,(6).
关键词：臭氧; 应用
文章编号：1005－6629(2008)04－0053－03中图分类号：X515 文献标识码：E
1 引言
臭氧（化学分子式为O3， 分子量为48.00）又名活氧、三子氧、超氧、富氧，广泛存在于地球表面20公里以外的臭氧层，因其能吸收太阳辐射中的绝大部分紫外线，保护地球生物免受伤害，而广为世人关注。臭氧在常温下为带蓝色的爆炸性气体，有特臭，为已知最强的氧化剂。臭氧气体经冷处理后可呈液状，沸点为-112.3℃, 在水中溶解度比氧高，但因分压较低，故在平时使用温度与压力下，只能得到每升数毫克的溶液，含臭氧的溶液，温热时会爆炸。臭氧的稳定性极差，在常温下可自行分解为氧，在270℃高温下可立即转化为氧。1%水溶液在常温大气中的半衰期为16分钟，所以臭氧不能像其他工业气体一样用瓶贮存，一般为现场生产，立即使用。
早在19世纪中叶，人类就认识了臭氧及其强氧化性。19世纪末，20世纪初臭氧已应用于蔗糖精制和亚麻制品的漂白，牛奶、肉制品等蛋白质含量较高食品的保鲜，造酒业上消毒杀菌，印染业中脱色以及下水道脱臭除菌等。臭氧在我国的应用比较迟，主要是用于矿泉水、纯净水等直饮水生产企业、及一些高档住宅小区分质供水，采用臭氧发生器进行水处理消毒杀菌等。
随着人们对臭氧认识的深入以及臭氧技术的发展，臭氧已应用于许多行业和部门。
2 臭氧的产生
目前生产臭氧的方法大致有：电晕放电法、核辐射法、紫外线法、等离子体射流法和电解法等。下面主要介绍电晕放电法和电解法制臭氧。
2.1电晕放电法
电晕放电法是一种干燥的含氧气体流过电晕放电区产生臭氧的方法。常用的原料气体为氧气、空气。
电晕放电法可产生大量臭氧，能耗低，故常用于工业上，但产生的臭氧纯度不高，同时会产生对人体和环境有害的氮氧化物，造成二次污染。因此在食品、医疗、家用等需纯净臭氧领域的应用受到限制，此方法通常用于废水处理方面。
2.2电解法
电解法是利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧。目前比较有代表性的技术是用（固态聚合物电解质）SPE电极与金属氧化催化技术。 使用纯水为原料可得到20%左右的高浓度臭氧，这是目前世界上生产臭氧浓度最高的方法。
电解法制出的臭氧具有浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的优势，在医疗、食品加工与养殖业及家庭方面具有广泛的开发价值。但与电晕放电法相比，电解法制臭氧量小，能耗大；而电晕放电法虽产量高、规模大，但气体需干燥，产出的臭氧浓度很低，电极易损坏，也存在诸多不足。因此开发电解法与电晕放电法的优势应用领域是当前需要解决的技术问题。
3 臭氧的应用机理
臭氧作为气体消毒剂，其杀菌过程为强氧化作用使微生物细胞中的多种成分产生反应，从而产生不可逆转的变化而死亡。一般认为，臭氧灭活病毒是通过直接破坏其核糖核酸或脱氧核糖核酸完成的。而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成分受损失，导致新陈代谢障碍并抑制其生长，臭氧继续渗透破坏膜内组织，使其死亡。湿度增加可提高杀灭率，是由于在湿度下细胞膜膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏。
臭氧去除异味性能极好。它的强氧化性能使各种有臭味的无机或有机物质氧化，除掉其臭味。臭味的主要成分是胺类物质、硫化氢、甲硫醇、二甲硫化合物、二甲二硫化物等。它们与臭氧作用几分钟即可被臭氧氧化，除去臭味。
臭氧在废水中可用来脱色。有色物质中的发色基团有： 乙烯基、偶氮基、氧化偶氮基、羧基、硫羧基、硝基、亚硝基等。臭氧能打开它们的不饱键，使之失去显色能力。
臭氧氧化水中的酚属于自由基反应，首先经过链的引发，进而引进羟基，直至最后氧化为二氧化碳和水。臭氧还能氧化电镀废水中的氰。臭氧对无机金属离子诸如Fe2 、Mn2 等的氧化均与氯气相似，将其氧化为较高价态的稳定的沉淀物。应用臭氧、活性炭同时处理废水，活性炭能催化臭氧的氧化，并可降低臭氧消耗量。
4 臭氧的应用现状
4.1臭氧在水处理上的应用
4.1.1在工业污水、生活污水及医院污水上的应用
工业上几乎都用电晕放电法来制取臭氧，这样生产出来的臭氧适用于初步处理含烷基苯磺酸钠、焦油、COD、BOD、污泥、氨氮等污染物的污水，还适用于处理含Fe2 、Mn2 、氰、酚、亲水性染料、细菌等污水。
由于水资源愈来愈紧张，工业及城市生活污水处理后经常回用，这就需要提高污水的处理标准。利用臭氧对水进行深度处理，可除掉水中各种杂质，从而达到回用标准。
臭氧处理医院污水可消毒灭菌。若采用臭氧处理医院污水，可截断传染源，免除后顾之忧。并且臭氧在几分钟之内可以将病毒全部杀死，比当量氯气快200～3000倍。
城市污水处理系统工程也已经开始使用大型臭氧发生器进行杀菌消毒除味脱色处理。
4.1.2 在循环冷却水和锅炉给水中的应用
在循环冷却水中，需对水进行深度处理，臭氧可以除去形成污垢的杂质，防止阻塞管道。当然，要达到此目的必须先将氨除尽，否则其还原性会分解残余臭氧，不利于保持臭氧的氧化效率，通常残余臭氧保持在0.5mg/L左右为宜。
目前只有美国将臭氧应用在循环冷却水的处理，其他国家包括中国均尚处于试验阶段。
在锅炉给水中不宜用氯气进行处理，因为氯气的存在会破坏离子交换树脂的结构，采用臭氧恰好可以弥补这一不足，且臭氧会分解释放出氧气，使水中溶有丰富的氧，有利于铁锰等金属离子的去除， 而不用担心传统的曝气除铁法因缺氧导致除铁不彻底，使树脂中毒，甚至因积垢而使锅炉爆炸。
4.1.3 臭氧在饮用水上的应用
采用臭氧消毒灭菌不存在任何对人体有害的残留物（如用氯消毒有致癌的卤化有机物产生），对提高饮用水的消毒质量问题非常有效。
地表水中含有各种有机、无机以及各种细菌、病毒。地表水用臭氧进行深度处理后，基本上可以达到优质饮用水标准。有实验表明水中臭氧浓度在0.4ppm时， 只需一分钟就可以将细菌和病毒全部杀死，它杀病毒比杀菌的速度更快。
经过臭氧深度处理的饮用水的质量很高，可以防止微生物在管道内生长，保护了人体的健康。若是只用紫外消毒杀菌，只能透过一定厚度的水层，消毒杀菌不彻底，而用臭氧就能彻底解决问题。臭氧若是结合紫外对饮用水消毒杀菌，效果比单独用任何一种方法更好，还能节省能耗。
利用臭氧对自来水直接消毒则要简单得多，所需臭氧浓度也小得多。不过，臭氧极易分解，在它们的终端都还需要加少许余氯，以防止细菌在配水管网内的再度滋生。
4.1.4 其他水处理
应用臭氧消毒游泳池水在国外十分普遍。经臭氧消毒后，游泳池池水清澈透明，彻底解决了氯消毒刺激眼睛、皮肤的问题。我国有部分经济发达地区也采用臭氧消毒游泳池水，效果较好。
给小区分质供水，必须使用臭氧消毒灭菌，只有这样才能保证饮用水时刻处于无菌富氧状态。
臭氧分解后能产生氧气，既可改善食用水生生物的生存质量，又能对其生存场所杀菌消毒。不过臭氧浓度应避免高于0.1mg/L，因为它有害于水生生物。
4.2 医疗保健上的应用
目前，国际上在医疗方面臭氧已有多种用途：如病房、手术室的空气消毒，利用臭氧水进行医用器械消毒，采用臭氧进行牙科疾病治疗（口腔手术及保持口腔无菌）， 采用臭氧与放射理疗结合治疗癌症，喝臭氧水治疗妇女病，注射臭氧气体治疗瘘痔、静脉曲张等。在保健方面， 日本、台湾流行吸强气（含低浓度臭氧的空气）以强身，用臭氧水淋浴身体杀体菌和美容。现在流行的高科技美容，其中就有应用臭氧进行美容。
早在20世纪初期臭氧已成功用于贫血、糖尿病等的治疗过程中。到80年代，国外普遍在临床上作为辅助愈合物。此外臭氧能够优化组织的氧化基因，因此臭氧具有治疗和保健的双重功能。不过，医疗上要求高纯度和高浓度臭氧。
由于臭氧可以减少或去除血液中血红细胞的结团，增强对氧的吸收，提高动脉压，降低血液粘性，促进血液循环， 故对预防和治疗心血管疾病有一定的疗效。臭氧还能促进局部和周身血液循环，若采用臭氧浴，对风湿、类风湿有显著的疗效。如果经常进行臭氧浴，还能增强机体的免疫力，预防皮肤病。
临床经验证明，臭氧对皮肤关节肿胀、皮肤溃疡症、神经性皮炎、脂溢性皮炎、手足癣、湿疹等皮肤病，白癜风、骨折等疾病有显著疗效。
4.3臭氧在食品加工保鲜方面的应用
臭氧在食品行业的应用更为普及。1904年欧洲就利用臭氧对牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜处理；三十年代末，美国80%的冷藏蛋库都安装了臭氧发生器；二战后，欧美、日等国在食品果品、蔬菜保鲜中将臭氧运用到储存、制造、运输等各个环节。现在我国部分食品工业厂家已经开始使用臭氧机对生产线及产品进行高效快速消毒杀菌保鲜处理，同时对生产车间进行严格的空气消毒。
4.4 臭氧在其他方面的应用
臭氧还可用于垃圾压缩站消毒解除异味、旅游景点的灭菌、除去公厕异味和病毒等方面。臭氧作为一种强氧化剂、催化剂、精制剂在化工、石油、造纸、纺织、制药及香料等方面的应用尚刚刚起步，应大力开发臭氧技术，利用臭氧合成提纯高级香料，进行表面改性，提高产品质量，减少传统工艺造成的环境污染。
参考文献:
[1]储金宇等.臭氧技术及应用[M].北京：化学工业出版社.2002.5.
[2]杜连祥等.工业微生物实验技术[M].天津:天津科学技术出版社，1992.
[3]张捍东.臭氧消毒的原理与应用[J].安徽建筑.2002,(6).