臭氧消毒技术及应用

臭氧消毒技术及应用

一、什么是臭氧

臭氧（化学分子式O3）又名三原子氧，因其有类似鱼腥味的臭味而得名。

自然界中的臭氧主要存在于地球表面1.2－3.5万米的高空中，在太阳紫外线作用下形成一个臭氧层。是屏蔽地球表面上生物不受紫外线侵害的保护层。它可吸收90％的紫外线，是人类的忠诚“卫士”，对维持地球的生态环境有着无法替代的功能。森林、海边、瀑布旁和雷雨过后有少量的臭氧产生，浓度为 0.01－0.08ppm。所以,人们在上述环境中倍感空气新鲜,清爽怡神，这就是有臭氧存在的缘故。所以英文译为“Freshair”也就是“新鲜空气”的意思。

臭氧已被人类应用了近百年的历史，其科学价值显而易见，它对人类健康的作用更是经受住了历史和实践的考验。不论在防病方面，还是在治病方面，臭氧都有着奇特的效果。早在19世纪，人们利用臭氧的特殊作用，广泛的应用于消毒、水处理、医药卫生、食品保鲜等。一百多年来臭氧已深入到我们日常生活的各个方面，1902年，德国建立了第一座用臭氧处理水质的大规模水厂,开创了臭氧水处理的先河，现在世界上已有数千座臭氧水厂，欧美、日本、加拿大等国家的自来水厂应用臭氧已达到普及程度。矿泉水、纯净水厂家几乎都装备了臭氧设备，我们现在所喝的自来水、纯净水利用臭氧处理一下，就会提高水的口感和卫生条件。据来自《中国消费者》新闻报道，抽检20个品牌的纯净水达标率只有35%，其中5个品牌问题十分严重，最多的问题是细菌总数严重超标，甚至不计其数。很多桶装水的二次污染问题非常严重，我国引用水大部分采用漂白粉、氯及二氧化氯和次氯酸钠发生设备消毒，因为氯消毒会产生氯的衍生物造成二次污染，其中三氯甲烷是直接致癌物质，在欧美的饮用水处理上已逐步淘汰。臭氧处理能够消杀水中大部分对人体有害的物质，并无二次污染。1904年欧洲

利用臭氧对牛奶、肉制品、奶酪、蛋白等食品进行保鲜，延长食用期限。在医疗方面，二战时日本利用臭氧进行人体理疗，台湾的国际著名臭氧专家

——林雍授博士用他的亲身体验，讲述了臭氧对他的救命之情。一九四五年八月六日，美国在日本广岛投下了原子弹。当时林教授正在日本一家医院工作，接到命令组织治疗队赶往广岛。次日便感到疲乏欲睡，第三天简直不能活动而被迫离开，并住进医院进行唯一的臭氧治疗。到山间树林里去呼吸微量的臭氧，后用简陋的设备“无声放电”产生微量的臭氧进行治疗。三年后，当时参加广岛医护队的百余名医护人员，花样年华的小姐竟谢世了三分之二，五年后全部亡故！虽然林教授身上留有80颗结瘤，但还是依赖臭氧而幸存到今天。林教授说：“这些肉瘤跟随我40多年了，我今天行80余，而身体细胞尚柔软，举重抬物尚健康，可以爬山,可以走远路，我就一句话，皆‘臭氧’之所赐也。”从此看来，这个无声而神奇的臭氧确实是大自然对人类的恩赐，它对疾病的预防和治疗透过实践表明不可置疑。俄罗斯则利用臭氧气体增强运动员的体质。世界上已经形成了独立的臭氧产业和部门，1973年国际臭氧协会（IOA）建立，中国也于1998年成立了臭氧产业联合会。

臭氧的化学性质极为活泼，它在游离时的能量在瞬间产生强力的氧化作用，而进行杀菌、消毒、解毒工作。臭氧极易溶解于水，溶在水中具有更强的杀菌能力，是氯气的600－3000倍，能迅速将细菌和病毒杀灭。细菌、病毒与臭氧结合后会改变分子结构或能量转移，导致细菌病毒死亡，不再形成新病菌，能有效去除各种细菌、病毒、异味及新家具油漆释放的有毒气体（甲醛、苯等），大气中适量的臭氧对人体的健康是非常有益的。

同理，臭氧也能分解抽烟产生的尼古丁，防止二手烟对他人的伤害，可以分解农药的毒性，也可以消除煤气和燃煤产生的二氧化硫的毒性，臭氧还能消除一些辐射对人体的伤害。

臭氧是一种高效的消毒剂,对细菌、病菌、真菌、霉菌芽胞、病毒等微生物都具有极强的杀灭力。由于臭氧为弥漫气体，消毒无死角，故消毒杀菌效果好。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，而且一般的杀菌对人体有害。臭氧杀菌与一般杀菌剂不同，因为

多余的臭氧可以很快分解成氧气，故不存在二次污染问题。

空气中臭氧的含量在百万分之一以内时对人体很有益,因微量的臭氧能刺激中枢神经，加快血液循环,增加血液中的活氧量，活化细胞，但高浓度的臭氧会使人感到不舒服，甚至会对人体造成可逆性伤害，因此必须控制臭氧的发生量。不过，臭氧应用一百多年来，至今世界上无一例因臭氧中毒死亡事故的发生。

二、臭氧的杀菌、消毒效果

1、杀菌消毒。科学家们自发现并作用臭氧以来，一直对臭氧的杀菌性能进行试验，科学研究发现，臭氧分子极不稳定，能分解产生氧化能力极强的单原子氧（O）和羟基（OH），对细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性，甚至可破坏肉毒杆菌毒素。科学家们作了一系列的试验，证明臭氧可以快速杀灭：

⑴大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、鼠伤寒沙门氏菌、福氏痢疾杆菌、枯草杆菌黑色变种芽孢，黑曲霉等。

⑵常见的乙肝抗原、甲肝病毒抗原、流感病毒、感冒病毒、脊髓灰质炎病毒，甚至SARS病毒和艾滋病毒、禽流感等。

⑶各种霉菌。

⑷各种原虫和卵囊。

病菌在一定浓度臭氧液中根本就无法生存，就像对原子弹而言，面对原子弹的爆炸，任何生物都无法生还。在臭氧液中任何病原微生物的蛋白质和DNA结构都会被彻底破坏，从而导致死亡。

2、解毒。臭氧能通过氧化反应有效去除有毒气体，如C0、S02、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、*物、硫化物以及敌敌畏、氧化乐果、马拉硫酸等农药。

3、防护保鲜。由于臭氧对细菌、微生物强烈的杀灭作用，用臭氧水处理肉类及其它食品可以达到防腐、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，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，在臭氧和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。

三、臭氧杀菌消毒机理

1、臭氧杀菌机理：

以氧化作用破坏微生物膜的结构实现杀菌作用。臭氧首先作用于细胞膜，使膜构成成份受损伤而导致新陈代谢障碍，臭氧继续渗透穿透膜而破坏膜内脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，导致细胞溶解、死亡。

2、臭氧灭活病毒机理：

以氧化作用直接破坏其核糖核酸RNA或脱氧核糖核酸DNA物质而完成的。

臭氧水灭菌情况有些不同，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为极具氧化性的氧化剂，因此臭氧水