臭氧相关知识

臭氧相关知识

一、臭氧的性质

臭氧（O3）是一种具有刺激性特殊气味的不稳定气体，

是氧气（O2）的同素异形体。它可在地球同温层内光化学

合成，但是在地平面上仅以极低浓度存在。其在常态下为

蓝色气体，但通常情况下，由于其浓度很低，稳定性较差，

可自行分解为氧气而颜色并不明显。臭氧具有青草的味

道，吸入少量对人体有益，吸入过量对人体健康有一定危

害，其在自然钟存在主要为雷雨天下时，大气层中的氧气

受到电击的高能催化或辐射而转化。由于臭氧反应活性极

强，极易分解，很不稳定，在常温下会逐渐分解为氧气，

其性质比氧活泼，比重为一般空气之倍。会因光、热、水分、金属、金属氧化物以及其他的触媒而加速分解为氧。

二、臭氧的作用

臭氧得氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于F2，在常温下即可将各类金属氧化，使多种有机色素褪色，对橡胶和纤维破坏性很大，很容易氧化有机不饱和化合物。

同时对于空气和水体中的细菌病毒等微生物也有非常显著的杀灭效果，能够能对各类细菌、微生物的细胞体直接氧化，即破坏细菌的DNA、病毒的RNA等遗传物质，使细菌的新陈代谢受到破坏；氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使其灭活死亡；透过细胞膜组织，侵入细胞内，作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖，使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

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还能够对各种毒性物质具有一定的氧化作用，降低其毒性。

由于其作为气体，同时分解较快，因而具有杀菌彻底，无残留和死角，脱色快速，去味无污染的环保绿色效果。

传统消毒、氧化方法的特点与臭氧的对比

紫外线无残留和污染、投资少，广泛被食品和饮料等行业所采用。

但杀菌能力较弱，无穿透能力，易被阻隔，灯管寿命短，更换过于频繁，运行费用较高。

试剂有高锰酸钾、甲醛、次氯酸钠等。其运输、存储不便，易变性或对人体和其他物质产生危害。

使用时存在二次污染物，会有残留，且存在抗药性。

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臭氧作用高效，快捷，广谱。无抗药性，无残留，无二次污染。

但初期投资成本较高，无持续作用能力。

三、产生的原理

臭氧的发生技术主要是通过自然界产生臭氧的方法模拟而来的，伴随不断的研究和科技的发展，臭氧的发生技术已具备相当高的水平，其主要方法有以下几种：

光化学法：特定波段的紫外光将氧气分解转化为臭氧，产生的臭氧纯度极高，对温湿度不敏感，但能耗高。

电化学法：电解含氧电解质的水产生臭氧气体的方法，浓度高、成份纯净、水中溶解度高，但产量低。

电晕放电法：模仿自然放电产生臭氧的方法，应用最广泛、相对能耗较低、单机产量最大、市场占有率最高。电晕放电法生产臭氧的装置基础是高压电极、地电极、介电体与放电气隙四部分，高浓度的臭氧发生装置还要同时配备冷却、气源预处理等技术。

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四、臭氧的分类

常见的臭氧发生器多为电晕放电型的臭氧发生器，臭氧的产生是一个效率很低的热反应过程，需要良好的冷却。该类型的臭氧发生器有多种不同方式的分类，具体如下。

按电晕放电器件形状分为：管式和板式两种。

按冷却方式分为：液冷（多为水冷）与气冷。

按产品规格分为：小型（产量≺100g/h），中型（产量100-1000g/h），大型（产量≥1000g/h）。

按放电电源分为：工频(50/60Hz)、中频（60/1000Hz）、高频（大于1000Hz）。

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按前置气源分为：空气源（直接抽取空气），富氧源（直接使用液氧或前置制氧系统）。

按放电介质分为：陶瓷片、陶瓷管、石英管、搪瓷管等。

还有按外型、样式的分类，但也只是因不同环境的要求对设备的一些建议更改。

一般内置于空调机组内的为陶瓷片组成的臭氧机组（即板式，有多组陶瓷片组合而成），外置的以出气管道投加至风道的为石英管式。陶瓷片式初期使用产生臭氧浓度较高，但受限于环境湿度杂质，寿命较短，而石英管式的耐冲击性更高，投资成本也更高。同时陶瓷片式的大部分为风冷冷却，而石英管式的一般产量在20g

以上的都需要采用水冷。同时在使用过程中，一般万级及以下（C级）使用空气源的即可达到要求，但万级以上（不含万级，即A、B级）则需使用富氧源的臭氧发生器才能达到要求。

五、臭氧的计量

臭氧发生器产量

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臭氧产量（g/h）=出气气量（m3）×出气臭氧浓度（mg/l，mg/ m3）×1h

其中空气源出气浓度一般在15-25mg/l，氧气源出气浓度一般在60-80mg/l。

臭氧消毒投加计算

W= C V/D

W：实际选用臭氧发生器的产量。C：单位体积臭氧投加量。V：实际臭氧消毒体积。D：臭氧衰退系数

根据《消毒技术规范》及实际应用经验：（空气中1PPM=m3，水中1PPM=1 mg/m3）

三十万级取C=，十万级取C=5ppm，万取C=15ppm，千级C=18ppm，百级取C=20ppm，而空气中浮游菌杀灭需臭氧2-4ppm，物体表面的沉降菌落杀灭需臭氧10-15ppm。

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而需要臭氧消毒的实行体积由三部分组成：

V=V1（洁净区空间总体积）+V2（送风管道总体积）+V3（为保持洁净区正压所补充的新风量的折算体积）

根据客户使用臭氧发生器消毒灭菌的厂家实践，各体积的确定可归纳出较为可靠的经验公式如下：V1=消毒环境的实际体积，即长*宽*高总值。

V2 由于体积较小且弯转拿以计算，故可忽略不计

V3≈HVAC系统循环总风量m3/h*%

如某工厂洁净室消毒所需臭氧浓度定为C=5ppm，面积为，高米，送风量为100000m3/h。但事实上洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际还包括对物体表面的消毒，所以设计浓度C=10ppm。

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实际臭氧消毒体积V =*+100000*%=+1200=≈5693m3

所需臭氧投加量W= C* V/D=10*2*5693/= g/h

考虑管道及其它因素影响，选择臭氧发生器的产量为300g/h

六、臭氧的投加