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臭氧的特性
臭氧是由一个氧分子(O2)携带一个氧原子(O)组成,是氧气的同素异形体。与氧气相比,臭氧比重大。有色、有味。在常温下是淡蓝色,草腥味。雷电过后,时可闻到其气味。 1ppm 臭氧 =1.963mg/m3 。标准状态下,臭氧密度ρ = 2.144g/l ,空气ρ = 1.293g/l 。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约为 16 分钟,且温度越高,湿度越大,半衰期越短。
臭氧具有不稳定性。由于臭氧(O3)是由氧分子携带一个氧原子组成,决定了它只是一种暂存形态,携带的氧原子除氧化用掉外,剩余的又组合为氧气(O2)进入稳定状态。所以臭氧工作中没有二次污染产生,这是臭氧技术应用的大性。
臭氧具有很强的氧化能力。
臭氧的功用
臭氧具有强氧化性,有四大功用:氧化、灭菌、脱色、除味。
臭氧的应用主要是灭菌消毒。这主要是因为臭氧有的氧化能力,臭氧在一定浓度下能与细菌、病毒、病原体等微生物产生生化反应。臭氧具有很高的能量,在常温、常压下很快自行分解为氧(O2)和单个氧原子(O),单个氧原子具有很强的活性,对细菌、病毒、病原体等微生物具有较强的氧化作用。
国际卫生组织对其灭菌功效曾归纳比较,臭氧与其它杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果依次为:臭氧(O3) > 次氯酸(HClO) > 二氧化氯(ClO2)> 银离子(Ag+) > 次氯酸根(ClO) > 高铁酸盐(Fe3+) > 氯胺(NHCl3)。
臭氧水杀灭情况有些不同,其氧化反应有两种,微生物菌体既与溶解水中的臭氧直接反应,又与臭氧分解生成之羟基OH的间接反应,由于羟基OH为氧化性的氧化剂,因此臭氧水的杀菌速度极快。
臭氧能氧化分解细菌、病毒内部氧化葡萄糖所的葡萄糖氧化酶,并直接与细菌、病毒发生作用,氧化并穿透其细胞壁,破坏其细胞器和核糖核酸,分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物,使细菌、病毒的新陈代谢和繁殖过程遭到破坏,而夺取细菌病毒的生命。同时还可以渗透细胞膜组织、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,导致细胞溶解性死亡,并将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热源(内毒素)等溶解死亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为型、杀菌和溶菌型三种。臭氧灭菌消毒属于溶菌型剂体,可以达到“、地消灭物体内部所有微生物的目的”,不仅这样而且它的作用是瞬间完成的。
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。卫生部规定臭氧高允许浓度为0.2mg/m3。
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。
◎Herbold报道:20℃条件下,水中臭氧浓度达0.43mg/L时,可将大肠杆菌杀灭,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8mg/L时容易达到浓度。
从世界的臭氧技术产业来看,以水处理的杀菌净化为主要市场,而水净化臭氧装置包括臭氧源与气水混合装置两部分。臭氧发生器应提供足够浓度与产量的臭氧,混合装置以率使臭氧溶解在水中,即达到一定的臭氧溶解度。因此,一台好的臭氧发生器要有优良的气水混合装置,使臭氧能地和水混合,使水中的臭氧溶解度能满足完全杀菌。
应用的机理与性
食品行业应用臭氧的目的有两个方面:一是杀灭微生物-杀菌消毒;二是氧化分解有机或无机物污染气味-除臭净化 。两方面的应用基础均依赖于O3的强氧化性能和不稳定易分解的特性 。
杀菌消毒
臭氧为气体消毒剂,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(RNA)或脱氧核糖核酸(DNA)物质完成的。而杀灭细菌、霉菌类微生物则是臭氧作用于细胞膜,使膜构成成分受损伤,导致新陈代谢障碍并抑制其生长,臭氧继续渗透破坏膜内组织,直至杀死。湿度增加提高杀灭率,是由于高湿度下细胞膜膨胀变薄,其组织容易被臭氧破坏。
除臭净化
臭氧去除异味性能。依靠其氧化性能可快速分解产生臭味及其他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。
作用
(1)臭氧是强氧化剂,可以灭空气、水中的有害细菌和毒,家庭用臭氧机可以用于家庭的居室、厨卫、电器(冰箱、洗衣机等)、橱柜等空气的菌,也可用于水的菌。
(2)消毒,臭氧可以降解瓜果、蔬菜表面残留农,可防腐保鲜,清除异味,适合于水果、生菜、腌制菜的清洗;可对衣物被褥等进行消毒处理。
(3)除臭,臭氧可以分解臭气分子,用于厨卫、衣物的除臭。
(4)臭氧可以分解甲醛等有机挥发性有害气体,可用于装修污染的治理;也可以帮助清新空气。
臭氧消毒机主要用于食品药品化妆品等行业的加工车间和类似场所的空气灭菌和物体表面灭菌。臭氧消毒机按安装形式可分为:移动式、壁挂式、吊灯式、落地式等。臭氧消毒机在制药厂GMP车间和HVAC系统配套使用时,通常分为内置式和外置式两种。使用臭氧发生器制取臭氧的机器称为臭氧消毒机,这里臭氧作为消毒剂使用。
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