臭氧基础知识讲义

臭氧消毒灭菌的优势
• 高效性和广谱性
臭氧灭菌属溶菌级，杀菌彻底，无残留，杀菌广 谱，可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等， 并可破坏肉毒杆菌毒素， O 3 不仅对各种细菌有 极强的杀灭作用，对杀死霉菌也很有效。
• 绿色灭菌，无任何污染
臭氧稳定性差，很快自行分解为氧气和单个氧原 子。单个氧原子又自行结合为氧分子，不存在任 何有毒残留物，所以称无污染消毒灭菌剂。
传统的消毒灭菌方法及其优缺点
介绍
• 化学熏蒸 利用甲醛、环氧乙烷等消毒液蒸发产生 气体来熏蒸，这种方法的优点是具有一定的长效 性。缺点是： 不彻底 化学熏蒸同样存在着不彻底的弊端，细菌
的繁殖是惊人的；如大肠杆菌在 37 ℃条件下，
单个细菌24小时后可产生4722*10 21 个后代，采 用化学熏蒸因杀菌不彻底，留下“祸根”，杀菌 之后时间不长，细菌就繁殖超标。对抗药性强的 细菌和病毒效果更差，甚至无效。 工作量大 无残留污染损害人体健康，有较重的令 人难以忍受异味。
臭氧的安全性
• 文献报告，臭氧浓度在0.02ppm时，嗅觉灵敏的 人便可察觉，称为感觉临界值，浓度在0.15ppm 时为嗅觉临界值，一般人都能嗅出，也是卫生标 准点。当浓度达到1-10ppm时，称为刺激范围， 10ppm以上时为中毒限。 事实上安全使用臭氧0.1完全可以保证人的健康不 受危害，相反，在呼吸0.1ppm以下浓度臭氧时， 对人体会有保健作用，有人把臭氧比作美酒，是 有其道理的。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发生。
中
国： 0.15ppm， 接触8小时
• 以上是人在臭氧化气体环境下的安全卫生标准， 其浓度与接触时间的乘积可视为基准点。
臭氧的安全性
• 臭氧浓度为 6.25×10 -6 mol/L(0.3mg/m3 ) 时，对 眼、鼻、喉有刺激的感觉；浓度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/m3 ) 时，出现头疼及呼吸器 官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为 3.125×10 -4 ～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～ 60mg/m 3 ) 时 , 则对人 体有危害。其毒性还和接触时间有关，例如长期 接触 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引 起永久性心脏障碍，但接触 20ppm 以下的臭氧不 超过 2h ，对人体无永久性危害。因此，臭氧浓 度的允许值定为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由 于臭氧的臭味很浓，浓度为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 时，人们就感觉到.
纯臭氧在受撞击、磨擦时会发生爆炸而分解 ，含高 浓度臭氧溶液加热时易发生爆炸，但只要注意避免， 此类事故即不易发生臭氧用于空气消毒时，消毒现 场不应有高浓度易燃易爆气体。
臭氧与水同存时为强烈漂白剂 ，其作用比氯气（ Cl 2 ）、双氧水（H 2 O 2 ）、二氧化硫（SO 2 ）快得 多。
臭氧性质
• 一、物理性质 在 常温常压下，较低浓度的臭氧是无色气体，当浓
度达到 15%时，呈现出淡蓝色。臭氧可溶于水，在常温 常压下臭氧在水中的溶解度比氧高约13倍，比空气高25倍。 但臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大，特别 是有金属离子存在时，臭氧可迅速分解为氧，在纯水中分 解较慢。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。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。
臭氧消毒灭菌的优势
• 无死角 臭氧为气体，能迅速弥漫到整个灭菌空间， 灭菌无死角。
• 臭氧对热原的杀灭作用 热原属病毒，臭氧不仅可以直接杀灭病毒， 还可以通过杀灭病毒所寄生的细菌和微生 物的方式将热原杀灭。
臭氧的广泛用途
• 1 、食物净化： 由表及里的降解果蔬、粮食中残留的化肥、
农药等有毒物质，清除肉、蛋中的抗生素、化学 添加剂、激素等有害物质，杀灭海鲜中容易引起 中毒的嗜盐性菌，把住病从口入关。 （注意：臭 氧可能不完全氧化农药乐果，产生有剧毒的氧化 乐果！）
• 4 、空气净化： 将臭氧排气管挂在 1.7 米以上高度，排放 O3
20--30 分钟，即可有效去除室内烟尘或装饰材料 的异味，降尘灭菌，增加空气含氧量，清新空气， 让您在家中享受到雨后森林般清新的空气（可用 于家庭、办公室、会议室、娱乐场所的除烟、除 尘、消毒、去味）。
臭氧的广泛用途
• 5 、果蔬保鲜、防ຫໍສະໝຸດ Baidu： 家庭果蔬保鲜只需往袋装果蔬中通入 O3 2 分
臭氧性质
• 二、化学性质
• 臭氧很不稳定，在常温下即可分解为氧气。臭氧、 氯和二氧化氢的氧化势（还原电位）分别是2.07、 1.36、1.28伏特，可见臭氧在处理水中是氧化力 量最强的一种。臭氧的氧化作用导致不饱和的有 机分子的破裂。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，后者是不稳定的，可分解成酸和醛。其反应 式为： 2O3 →3O2 ＋ 285kJ （ 1-2 ）
• 臭氧的不稳定性使其很难实现瓶装贮存 ， 一般只能利用臭氧发生器现场生产，随产 随用。
臭氧概述
臭氧是比氧气更强的氧化剂 ，且可以在较低温度下 进行氧化。所以，臭氧的一切应用（消毒、灭菌、 水净化、漂白、作氧化剂等）本质上都是利用其强 氧化能力。由上可知，臭氧的强氧化性、常温作用 性，特别是其“工作”后能还原为氧气，是其应用 经久不衰，备受人类青脒的三大原因。
传统的消毒灭菌方法及其优缺点 介绍
• 在空气和物体表面灭菌方面： • 紫外线 优点是价格便宜，安装更换方便。但缺点
较多： 不彻底 紫外线灭菌属杀菌级，不能干净彻底的杀 灭细菌对病毒基本没有杀灭作用。对霉菌的作用 很差，是大肠杆菌的几十分之一。 有死角 紫外线杀菌，光线照射不到的地方没有效 果。超过紫外灯光源1.5米以外的范围基本无 效。 有衰退 紫外线的杀菌能力随时间的增加而减退。 穿透力极弱 紫外线穿透力极弱，一张纸、一层布， 甚至灰尘和湿度都影响效果，只适用于表面杀菌。
• 臭氧是无毒物质安全气体，谈到它的毒性主要是 其强氧化力，在浓度高于1.5ppm以上时，人员须
离开现场，原因是臭氧刺激人的呼吸系统，严重 会造成伤害，为此，臭氧工业协会制定卫生标准：
• 国际 臭氧 协会： 0.1ppm， 接触10小时
美
国： 0.1ppm， 接触8小时
德、法、日等国： 0.1ppm， 接触10小时
• 消毒级别即“洁净级别”。各国 GMP对洁净 室中空气浮游菌及表面细菌有严格的规定，如 USP（美国药典）1991年10月对洁净级别提 出了建议（即洁净环境中的细菌允许值）。
• 细菌允许值（见下表） • 注： cfu——菌落数；inch 2 ——平方英寸
消毒级别和消毒级别的具体规定
洁净级别 浮游菌 cfu/m 3
• 在冷水中的溶解度比氧气约大 10倍。 空气中含有 0.02PPm左右的臭氧。 一般情况下，空气中 1PPm臭氧可取2.14mg/m3 ， 水中1PPm臭氧为1mg/L。
臭氧概述
• 臭氧不稳定，在高温时会迅速分解，在常 温下会缓慢分解为 (氧气)，在1%的臭氧水 溶液中半衰期约16分钟，在空气中的半衰 期约25分钟。
臭氧消毒灭菌机理
• 臭氧是一种强氧化剂，臭氧灭菌过程属生物化学 氧化反应， O 3 灭菌有以下三种方式: 臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶， 使细菌灭活死亡。直接与细菌、病毒作用，破坏 它们的细胞壁和 DNA和RNA，细菌的新陈代谢受 到破坏，导致死亡。（DNA——核糖核酸； RNA——脱氧核糖核酸。病毒是由蛋白质包裹着 一种核酸的大分子；病毒只含一种核酸）渗透胞 膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜的脂蛋白和内 部的脂多糖，使细菌发生透性畸变，溶解死亡。
钟，可延长保鲜期 7 天，也可用于菜窖防霉、果 蔬运输。
•
6 、洗浴、美容、保健：
洗臭氧浴在国外已成为时尚，通过臭氧浴治
疗疾病已有多年历史，这是 O3 的又一神奇功效。
经常洗臭氧浴能排除体内毒素，活化表皮细胞，
消除痤疮，美白皮肤，对风湿病、皮肤病、妇科
病、糖尿病及灰指甲等有良好疗效。
臭氧的广泛用途
2 、饮用水净化： 自来水经臭氧处理后是一种优质的生饮水。 每升水只需通入 O3 2 分钟即可去除水中的余氯， 杀菌、消毒、去味、去除重金属，防止致癌物质 三氯甲烷的生成，增加水中含氧量，自制理想纯 净的饮用水
臭氧的广泛用途
• 3 、消毒灭菌： 将清洗后的餐饮用具放入水中通入 O3 20 分
钟，可去除洗涤剂残留物，杀灭细菌、病毒，替 代电子消毒柜，避免餐饮用具传染疾病。还可对 衣物、毛巾、抹布、袜子等进行水介质消毒、除 味。
臭氧灭菌的缺点及防范
• （ 1）臭氧对物体有氧化性，主要是对天然 橡胶或天然橡胶制品以及铜制品（有水汽 存在时）有一定的腐蚀。对于其他材料因 臭氧灭菌时间短腐蚀微弱可忽略不计。 （ 2）臭氧发生器工作时，不宜导入超过爆 炸极限的易燃性气体。 （ 3）臭氧的穿透力弱，对物体纵深处细菌 杀灭能力低。
臭氧的安全性
表面细菌 cfu/inch 2
人体细菌 （ cfu/ inch 2 ）
手套 其他
100
1
3
3
5
1000及
5 5 10（地板） 5
10
10000
100000 87 20 30（地板） 15
30
臭氧消毒灭菌对环境的要求
• 臭氧发生器不宜在以下场所使用： • (1)有易燃、易爆气体直接接触的场所
（如需使用应预先进行气体置转换）； (2) 粉尘过多的场所； (3) 50 ℃以上或-20 ℃以下的场所。
传统的消毒灭菌方法及其优缺点
介绍
• 在饮用水消毒方面有： 紫外线 紫外线对水消毒不仅存在和空气相同的缺 点，并且对芽孢没有杀灭作用；另外紫外线消毒 水处理水量小，质量检测大多细菌超标，国家已 明令禁止。 加氯气（ Cl 2）缺点是： 经氯消毒的水存在残余污染，对人体有伤害，并 有异味。 可能产生氯化氢等化合物，其中一些是已知的致 癌化合物。 加次氯酸盐 缺点是：存在残余毒素（二次污染）。
• 7 、养鱼、浇花： •
浇花、大棚蔬菜的喷灌，能避免虫害，减少 农药使用量。
养鱼、水产养殖， O3 进入水中释放出初生 态氧，消灭细菌、病毒，氧化杂质，防止水质腐 坏变质，增加水中养份。
8 、除臭： •
因臭氧有很强的氧化分解能力，可迅速而彻 底的消除空气中、水中的各种异味。
消毒级别和消毒级别的具体规定
臭氧基础知识
主讲：高立友 2008.10
臭氧概述
• 臭氧（ OZONE），又名三原子氧，俗称“福氧、 超氧、活氧”，分子式是 O3 。分子量47.9982 （≈48），在常温下为蓝色气体，有类似鱼腥的 气味。在标准状况下，密度 2.144g/L。由于接近 地面的干燥空气，密度为1.293g/L，因此臭氧密 度是空气的1.658倍。在 -195.4 ℃时，液态臭氧 密度为1.164g/ml。临界温度为 -12.1 ℃，临界压 力为5.45×10 6 帕。