臭氧是地球上存在的天然物质,远古时代,人们就发现,在雷电暴雨时,空气中会产生一种特别的气味,有刺激性。1785年，法国物理学家Van Marum，发现当空气通过电火花时，放出一种刺激性味道的气体。十多年后，1801年，Cruikshank观察到电解水的过程中，在阳极产生一种带臭味的气体。直到1840年，Schonbein才指出，在水电解和火花放电进产生的气味与雷电后产生的气味相同，并认定是一种新物质。因气味难闻而得名Ozone（来自希腊文Ozein一词，难闻的意思）。1866年，Soret测得臭氧的密度为氧密度的1.5倍，由此确认臭氧与氧有关，并指出，1848年Hant提出的臭氧是“三原子氧”的假设是正确的，至此，臭氧被人们正式确认。

　　臭氧是氧的同素异构体，由于结构的不同，造成了二者在性质上的差别很大。两个氧原子组成的氧分子，显示顺磁性，表示有两个未成对的电子存在。它的分子结构式表明在氧分子内不是所有的电子皆结合成对，由此，你很容易理解，两个氧分子缔合为有反磁性的四原子分子了。臭氧也有顺磁性，其结构为等腰三角形，夹角为127±3°，斜边长等于0.126±0.002nm，底连长约为0.224nm。

　　用XRD对液氧中的臭氧测定结果表明，臭氧分子中各氧原子间的距离为0.13、0.13、0.22nm。了解了氧与臭氧的结构特点，就不难理解臭氧的特殊性质了。

　　气体中的臭氧能吸收红外光，可见光和紫外辐射性，吸收带从14.2um-220nm。臭气的可见光谱显示在600nm吸收带，这是导致臭氧在三种状态均呈现蓝色的原因，也是日夜及黄昏时天空呈现兰紫色的原因。在紫外区三个最大吸收峰的波和分别为255.3、313.5、343.9nm。

　　臭氧在水中的溶解性质，是臭氧应用的一个重要方面。在常温常压下，臭氧在水中的溶解度比空气高25倍，经氧高13倍。但必须指出，臭氧水溶液的稳定性受水中杂质的影响较大，特别是金属离子的存在，导致臭氧迅速分解为氧，在纯水中分解较慢。表２是在常压时，臭氧在不同温度下在水中的溶解度。由表２可见，随着温度升高，臭氧在水中溶解度迅速下降。

温度，℃	溶解度，g/Ｌ
0	1.13
10	0.78
20	0.57
30	0.41
40	0.28
50	0.19
60	0.16

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    臭氧是一种强氧化剂，由表３可见，其氧化还原电位仅次于氟为2.07Ｖ，远大于其他氧化剂，特别是氧。臭氧的这一性质，使得它除了不能与铂、金、铱和氟发生反应外，几乎可与周期表中的任何一种元素发生作用。
表３ 各种强氧化剂的氧化还原电位
氧化剂名称       分子式     标准电极电（Ｖ）
氟                F2           2.87
臭氧              O3           2.07
过氧化氢          H2O2         1.78
高锰酸离子        MnO4         1.67
二氧化氯          CLO2         1.50
氯                CL2          1.36
氧                O2           1.23
    臭氧与有机物反应，主要表现在与下述有机、或有机金属官能解团的反应上。臭氧与有机化合物有三种不同方式的反应：臭氧与有机物反应生成过氧化物；臭氧与有机物反应生臭氧化物或发生臭氧分解；普通的氧化反应：在高臭氧浓度下，臭氧能把某些有机物氧化成CO2和H2O，在普通臭氧浓度下，只能氧化成比原分子中氧多或氢少的物质。
    臭氧是一种极不稳定的物质，易分解为氧。臭氧不稳定的原因，是由于臭氧气体中存在着一种过敏化剂造成，这种敏化剂实际上是一种有机物，燃烧后可得到少量的CO2。根据这一事实，可测得臭氧中敏化剂的含量与自然爆炸的关系。如不含敏化剂即100%的自愿兼收并蓄气体，在105±20C时才会爆炸，而用普通钢瓶里的氧气，双不经净化制得的臭氧，只要加热到比沸点稍高（-60~1200C） 一些，就会爆炸。即是经过液化、蒸馏精制后，也不会使爆炸温度升高，只有用硅胶处理后再制得的臭氧，其爆炸温度才会上升到室温。由此可见，少量有机物随氧气进入臭氧发生器后，并未被氧化
人吸入臭氧后，最初的感觉是难闻，随着时间的加长，眼、鼻、喉、呼吸气管粘膜受到刺激，从而引起咳嗽、头痛、喉痛，直至肺水肿，发生臭氧中毒，甚至死亡。
    臭氧的毒性主要受浓度（C）和接触时间（T）的影响，按一般毒理学原则：C.t=K，即时间与浓度在1-55PPM范围内是遵循此原则的。在不同浓度和接触时间下，臭氧对人体的生理影响如图3所示，由图可见，当人们接触于0.1-1ppm 时，出现头痛、咽干、呼吸道刺激和眼睛灼痛；1-100ppm时，可造成气喘，疲乏和食欲不振；短时间接触更高浓度，可造成喉刺激，出血和肺气肿。但由于人体有一种自我恢复能力，所以上述症状，经过一段时间的休息，就会恢复正常。至于长期接触是否会造成持久性的症状，有待进一步研究。因为在长达80年大规模臭氧应用史上，尚无见有死于臭氧中毒的报道。

应用领域

    臭氧的人工生产早在1857年德国人吉门斯就研制出其发生装置。但由于其体积庞大、臭氧浓度低、成本高等问题一直没有在实际应用中推广。

    现在人工生成臭氧的主要方法主要有：电化学法、光化学法及电晕放电法等几种。

●电化学法
    电化学法是利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧的方法。电解法生成臭氧具有抽样浓度高、成分纯净、在水中溶解度高的有时，在医疗、食品加工、养殖业及家庭应用等方面具有广泛前景。但电解法生成臭氧的成本比较高。

●光化学法
    光化学法实质是仿效大气层上空紫外线促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法，即用人工产生的紫外线促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法。此种方法产生臭氧的优点是对温度、湿度不敏感，具有很好的重复性；同时，可以通过灯功率线型控制臭氧浓度、产量。缺点是臭氧产量低，不适合大规模使用。

●电晕放电法
    电晕放电法就是在常压下使含氧气体在交变高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧的过程。电晕放电法臭氧发生器是相对能耗较低、单机臭氧产量最大、市场占有率最高、应用最广的臭氧发生装置。电晕放电法分为平板式、玻璃管式、滑轮式三种。平板式按介电体分为玻璃管式、陶瓷表面式；按电极形式可分为网状电极式和管状电极式。下面以平板式为例说明工作原理。

    在两平行面板之间加上交变的高压电源，两电极之间防止玻璃或陶瓷等介电体，当交变高压电作用于两极时，极板间将发生放电现象，此时放电空间流动的氧气在放电作用下发生分解反应，出现游离的氧原子，氧原子再与氧气反应生成臭氧。这种平板式臭氧发生器具有结构简单、可维护性好且性能良好，具备小型化条件，一般小型家用机均采用这种方式。

在地球上，90％的臭氧分布在距离地面25km的平流层，在吸收紫外线方面起着举足轻重的作用。平流层中一旦缺少臭氧，对生物有害的紫外线就会毫无遮挡地照射到地面上，过多的紫外线照射会提高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响人类的免疫系统，对地球的生物化学循环和生物的生长、发育、繁殖、分布都会造成严重的危害。

地球上空的臭氧洞，像伤口感染一样，正在不断扩大。本世纪70年代以来，南极上空平流层中的臭氧急剧减少，形成了大家熟知的臭氧洞。南极臭氧洞的面积约为9×l06km2。其他地区有关臭氧减少的报道也屡见不鲜。大气层中的臭氧减少后，更多的紫外线辐射到地球上，会导致一些疾病的发生，破坏地球生态环境。

    臭氧是由三个氧原子结合而成的简单分子，它的作用与在大气层中所处的高度密切相关。在地球表面，臭氧扮演着破坏者的角色，因为臭氧具有很强的活性。极易与其他分子反应。在地球表面大量臭氧聚集的地方，生物往往受到危害。地球上90%的臭氧分布在距离地面25km的平流层，在吸收紫外线方面起着举足轻重的作用。平流层中一旦缺少臭氧，对生物有害的紫外线就会毫无遮拦地照射到地面上。最近20年来，平流层的臭氧一直在减少。在欧洲、北美洲和澳大利亚上空的臭氧，冬季和春季减少10%，夏季和秋季减少5％。同时，研究人员发现，在北极上空也出现了臭氧洞，并且正在逐年扩大。根据联合国的一份调查报告，辐射到北半球的有害紫外线与10年前相比上升了5％。一般将来自太阳的紫外辐射按照波长的大小分为三个区，波长在315～400urn之间的紫外线称为UV—A区，该区的紫外线是地表生物所必需的，它可以促进人体的固醇类转化成维生素D；波长为200～280 urn的紫外线称为UV－C区，这部分紫外线不会到达地表造成不良影响；波长为280～315 nm的紫外线称为UV－B区。这一波段的紫外辐射是可能到达地表并对人类和生态系统造成最大危害的部分。正常情况下，大气平流层中的臭氧能吸收99%太阳发射的短波长紫外线，保护地球生灵免遭破坏，是地球生态系统的保护屏障。然而平流层中臭氧的减少损坏了这道屏障。

    导致平流层中臭氧减少的原因何在？对多年前，大多数科学家都认为，化学工业排放物会破坏大气层中的臭氧这一认识属无稽之谈。然而时至今日，事实已经证明，正是工业生产的化学物质中的氯自由基，造成了臭氧的分解，从而在平流层中形成臭氧洞。经过多年研究，科学家终于发现，这些氯自由基来源于化工产品如气溶胶、泡沫包装材料和冰箱制冷剂中的氟氯烃。早在65年之前，在研制安全无毒的制冷剂时，科学家发现了氟氯烃。氟里昂就是杜邦公司研制的一种氯氟烃，它很快就取代了家用冰箱里的氨制冷液。后来它又成为汽车空调的主要制冷液。70年代初，工业上每年氯氟烃的用量已达1×106t。氯氟烃的化学性质不活泼。科学家发现，当它存在于大气层较低处时，在几十年里都能保持稳定。它不受可见光的影响，不溶于水，也不易氧化。但是，当处在距离地18km的上空时，氟氯烃呈现出一定的化学话性。太阳光中高能量的紫外线直接照射到氟氯烃分予上，使之分裂为氯原子和自由基，随后发生连续反应，结果一个氯原子就能破坏数万个臭氧分子。

    随着平流层中臭氧的减少，愈来愈多的紫外线照射到地球上。科学家分析，过多的紫外线照射会提高皮肤癌和白内障的发病率，也会影响我们的免疫系统。对不同生态系统中生物的生长、发育、繁殖、分布和生物地球化学循环等都会造成一系列的危害。

　　太阳是一个巨大的热体，表面温度高达6000℃，是地球取之不尽的能量来源。我们都知道，人类肉眼可以看到的“赤橙黄绿青蓝紫”的七彩光是可见光范围的太阳辐射，实际上到达地面的太阳光还有红外线和紫外线等。太阳辐射的紫外光中有一部分能量极高，如果到达地球表面，就可能破坏生物分子的蛋白质和基因物质，即我们所熟知的DNA，造成细胞破坏和死亡。然而，自然的力量改变了这一过程，地球的大气层就像一个过滤器，一把保护伞，将太阳辐射中的有害部分阻挡在大气层之外，使地球成为人类可爱的家园。而完成这一工作的，就是今天已经妇孺皆知的“臭氧层”。

　　臭氧与我们熟知的氧气是“亲兄弟”，只是臭氧由三个氧原子构成，而氧气由两个氧原子构成。由于臭氧和氧气之间的平衡，大气中形成了一个较为稳定的臭氧层，这个臭氧层的高度大约在距离地面表面15-25千米处。生成的臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用，有效地阻挡了对地表生物有伤害的紫外线。因此，实际上可以说，臭氧层形成之后，才有了生命在地球上的生存、延续和发展，臭氧层是地表生物系统的“保护伞”。

　　二、南极臭氧空洞

　　臭氧层在大气中是极其脆弱的一层气体，如果在零度的温度下，沿着垂直的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。

　　科学家在南极地区最早发现了严重的臭氧层破坏。南极是一个非常寒冷的地区，终年被冰雪覆盖，四周环绕着海洋。在过去10-15年间，每到春天南极上空平流层的臭氧都会发生急剧的大规模耗损。极地上空臭氧层的中心地带，近95％的臭氧被破坏。从地面向上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成了一个“洞”，直径上千千米，“臭氧洞”就是因此而得名的。臭氧洞可以用一个三维的结构来描述，即臭氧洞的面积、深度及延续时间。1987年10月，南极上空的臭氧浓度下降到了1957-1978年间的一半，臭氧洞面积则扩大到足以覆盖整个欧洲大陆。从那以后，臭氧浓度下降的速度还在加快，有时甚至减少到只剩30%，臭氧洞的面积也在不断扩大。1994年10月观测到臭氧洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。近年臭氧洞的深度和面积等仍在继续扩展，1995年观测到的臭氧洞的天数是77天，到1996年几乎南极平流层的臭氧全部被破坏，臭氧洞发生天数增加到80天。1997年至今，科学家进一步观测到臭氧洞发生的时间也在提前，1998年臭氧洞的持续时间超过100天，是南极臭氧洞发现以来的最长记录，而且臭氧洞的面积比1997年增大约15%，几乎可以相当三个澳大利亚的面积。这一迹象表明，南极臭氧洞的损耗状况正在恶化之中。

　　三、臭氧层破坏现状

　　众所周知，太阳辐射的紫外线对生物有很强的杀伤力。幸运的是，距地球表面25-50公里处有一臭氧层。臭氧是地球大气层中的一种微量气体，它是由三个氧原子（O3）结合在一起的蓝色、有刺激性的气体。尽管臭氧层在地球表面并不太厚，若在气温 0℃ 时，将地表大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压时，臭氧层的总厚度才不过3毫米左右，但它却能吸收太阳辐射出的99%的紫外线。就像地球的一道天然保护屏障，使地球上的万物免遭紫外线的伤害。因此，臭氧层也被誉为是地球的“保护伞”。

　　1985年，英国科学家法尔曼等人在南极哈雷湾观测站发现：在过去10-15年间、每到春天南极上空的臭氧浓度就会减少约 30%，有近95%的臭氧被破坏。从地面上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比像是形成一个“洞”，直径达上千公里，“臭氧洞”由此而得名。卫星观测表明，此洞覆盖面积有时比美国的国土面积还要大。到1998年臭氧空洞面积比1997年增大约 15%，几乎相当于三个澳大利亚大。前不久，日本环境厅发表的一项报告称，1998年南极上空臭氧空洞面积已达到历史最高记录，为2720万平方公里，比南极大陆还大约1倍。

　　美、日、英、俄等国家联合观测发现，近年来，北极上空臭氧层也减少了20%。在被称为是世界上“第三极”的青藏高原，中国大气物理及气象学者的观测也发现，青藏高原上空的臭氧正在以每10年 2.7% 的速度减少。根据全球总臭氧观测的结果表明，除赤道外，1978-1991年总臭氧每10年间就减少 1%-5%。

　　自30年代以来，氟氯碳被广泛用作冰箱、冷冻机、空调等设备的制冷剂，聚氨醋泡沫和聚乙烯/聚苯乙烯泡沫中的发泡剂，气雾剂制品中的推进剂，电子线路板、精密金属零部件等的清洗剂及烟丝的膨胀剂等。哈龙则主要用作灭火器中的灭火剂。上述化学物质非常稳定，排到大气中可存留数十年，甚至100年左右，因此最终会破坏臭氧层。

　　四、臭氧洞是怎样形成的

　　臭氧洞一经发现，立即引起科学界及整个国际社会的震动。最初对南极臭氧洞的出现有三种不同的解释。一种认为是底层含臭氧少的空气被风吹到平流层的天然结果；第二种解释认为，南极臭氧洞是由宇宙射线在高空生成氮氧化物的自然过程；但是，美国的两位科学家Monila和Rowland指出，正是人为的活动造成了今天的臭氧洞。元凶就是我们现在所熟知的氟利昂和哈龙。

　　越来越多的科学证据否定了前两种假说，而证实氟利昂和哈龙产生的氯和溴在平流层通过化学过程破坏臭氧是造成南极空洞的主要原因。那么氟利昂和哈龙是怎样进入平流层，又是如何引起臭氧层破坏的呢？我们知道就重量而言人为释放的氟利昂和哈龙的分子虽然都比空气重，但它们在低层几乎不与任何分子发生反应，因此不能通过一般的大气化学过程去除。经过一两年的时间，这些物质于全球范围内在对流层分布均匀，然后主要在热带地区上空被大气环流带入平流层，风又将它从高纬度地区向低纬度地区输送，在平流层内混合均匀。在平流层内，强烈的紫外线照射使氟利昂和哈龙发生分子解离，释放出原子状态的高活性的氯和溴，生成破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧层的破坏是以催化剂的方式进行的。据估算，一个氯原子可以破坏104-105个臭氧分子．而由哈龙释放的溴原子对它的破坏能力是氯原子的30-60倍。而且，氯原子和溴原子还存在协同作用即二者同时存在时，破坏臭氧的能力要大于二者的简单加和。

　　南极臭氧空洞的形成是包含大气化学、气象学的三维复杂过程，但根源是地球表面人为活动产生的氟利昂和哈龙，氟利昂和哈龙在大气中的寿命很长，一旦进入大气就较难去除，这意味着它们对臭氧层的破坏会持续一个漫长的过程．

　　五、什么在破坏臭氧层？

　　大气平流层中距地面 20-40 公里的范围内有一圈特殊的大气层，这一层大气中臭氧含量特别高。大气平均臭氧含量大约是 0.3ppm，而这里的臭氧含量接近 10ppm，高空大气层中 90% 的臭氧集中在这里，所以叫它臭氧层。

　　臭氧层在保护地球方面具有特别的功能：对于太阳光中与生物无害的可见光和 A 段紫外线，将它们大部分吸收，小部分放行，让它们到达地面杀菌消毒，又不至于对人体健康造成危害。所以说臭氧层是保护地球的无缝天衣。

　　空调、电冰箱用的制冷剂氯氟烃其商品名叫氟里昂。氯氟烃在低层大气中稳定，游荡 10 年左右的时间进入同温层，直至穿出臭氧层。穿出臭氧层后，在强烈紫外线的作用下，氯氟烃迅速分解，产生氯原子，氯原子极为活泼，专门拆散臭氧分子，使臭氧层逐渐变薄，出现空洞。

　　人类已经把1500万吨以上的氯氟烃排放到大气中。进入大气中的氯氟烃，只有一部分参与臭氧层破坏作用，大部分还在大气中游荡，因而，虽然现在很多地方已停止生产和使用氯氟烃，臭氧层仍然会继续遭到破坏。何况，除了氯氟烃外，工业废气、汽车和飞机的尾气、核爆炸产物、氨肥的分解物，其中可能含有氮氧化物、一氧化碳、甲烷等几十种化学物质，都是破坏臭氧层的因素。

　　六、臭氧层保护

　　氟利昂是美国杜邦公司30年代开发的一个引为骄傲的产品被广泛用于制冷剂、溶剂。塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等，哈龙在消防等行业发挥着重要作用、当科学家研究令人信服地揭示出人类活动已经造成臭氧层严重损耗的时候，“补天”行动非常迅速。实际上．现代社会很少有一个科学问题像“大气臭氧层”这样由激烈的反对、不理解，迅速发展到全人类采取一致行动来加以保护。

　　1985年，也就是Monlina和Rowland提出氯原子臭氧层损耗机制后11年，同时也是南极臭氧洞发现的当年由联合国环境署发起。通过保护臭氧层的维也纳公约，首次在全球建立了共同控制臭氧层破坏的一系列原则方针。

　　1987年，大气臭氧层保护的重要历史性文件《蒙特利尔议定书》通过。在该议定书中，规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表，要求到2000年全球的氟利昂消减一半，并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。

　　由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻，1990年通过《蒙特利尔议定书》伦敦修正案。1992年通过了哥本哈根修正案，其中受控物质的种类再次扩充，完全淘汰的日程也一次次提前。

　  从这里我们不仅可以看到人类日益紧迫的步伐，而目也发现，即使如此努力地弥补我们上空的“臭氧洞”，但由于臭氧层损耗物质从大气中除去十分困难，预计采用哥本哈根修正案也要在2050年左右平流层氢原子浓度才能下降到临界水平以下。到那时，我们上空的“臭氧洞”可望开始恢复。臭氧层保护是近代史上一个全球合作十分典型的范例。这种合作机制将成为人类的财富，并为解决其它重大问题提供借鉴和经验。

1.预臭氧化法

    预臭氧化处理情况下，从接触室排出的气体再重新喷射到尚未臭氧处理过的水里。在采用臭氧化处理作为饮水处理最后一步的情况下，预臭氧化阶段的臭氧吸收率可再一次达到 90% 。问题依然存在，不过此刻尾气臭氧浓度又降低了 9/10 ，例如 2.08×10 -5 mol/L （ 0.1g/m 3 ）取代 2.08×10 -4 mol/L （ 1g/m 3 ）。

    由于进行预臭氧化处理的原水含有快速反应的溶解物质和疏松物质，尾气里的臭氧能被大量分解。然而，大多数现有水处理厂均未设计有此种用法，因而原水取水口往往是远离臭氧化处理厂。此外，那些有原水流过便于进行臭氧接触的池子或工作区等场所，原来建造时往往没有预见到臭氧接触所需的要求。今后扩建计划时，新设计中原水的预臭氧处理应受到更多关注。

    预臭氧化系统需要一台自吸设备，如环流涡轮混合器，或者一座装有适用的不锈钢水封空气压缩机的加压站。为运行此系统，能耗按以下次序排列：

喷射器： 200 （最大 800 ） W·h/m 3

涡轮： 100 （最大 200 ） W·h/m 3

压缩机： 80 （最大 150 ） W·h/m 3

    由于臭氧在预臭氧化阶段的利用，可以推断出这些部分的能耗： ±40 W·h/m 3 再接触尾气。

    当用富氧气体发生臭氧时，一般是实行尾气循环回到臭氧发生器，这项技术是以氧的经济回用为基础的。此法曾在巴黎市圣 . 莫儿水厂实验过。要成功应用，尾气必须或者被加压或者被吸引通过臭氧生产系统的空气处理装置，如图1 所示。

    然而，循环气体内氨气和二氧化碳气含量的逐步富集是此法固有的问题，虽然只是使用空气时如此。所以，为防止臭氧产量下降，排放废气和补充新鲜气体是必要的。为避免微量有机物逐步积累在干燥塔内吸附剂上，它们的有效隔除也是必要的。在循环系统中的某些部位还需要无腐蚀材料或耐潮湿臭氧材料。

    接触器尾气中的臭氧并不能使臭氧发生器出口的臭氧浓度有真正提高，这点符合臭氧发生器是在平衡状态下运行的化学反应器原理。

    用此法处理尾气带来的额外能耗主要是它们的加压： 80~100 W·h/m 3 。用于气体制备及循环系统的特种防腐材料的附加费用依厂而定，可能在臭氧生产及接触装置费用的 5%~10% 之间变化。

2.稀释法

    用通风系统内的新鲜空气稀释含臭氧的尾气往往是一项实用方法。不过，直接达到排放尾气 1.46×10 -9 mol/L 臭氧安全目标所需的稀释比可能是很高的，例如在 5000~10000 之间。所以此法只有在剩余臭氧进一步利用，例如通过预臭氧化，确保适当的大气稀释比如 8~10 ，配接排气烟筒之后才是切实可行的。用机械通风 100~120 的稀释比足够。吸气点压力降 10mmH 2 O ，运行能耗等于 8~10W·h/m 3 尾气。

    尽管运行成本极为有利，此项技术还是很少应用。主要问题是巨型离心通风机所产生的噪音超过 60 分贝的容许极限，同时，不同生产条件下气体流量调节的可变性极小并可能干扰臭氧接触的进行。稀释法的实际设计应用是采用装在噪音吸收室内的空气喷射器从而抽出尾气（图2 ）。采用这一技术，只需很少控制设备。

    比利时诺托梅尔（ Notmeir ）水厂，在臭氧处理能力不大（最大 6kgO 3 /h ）的情况下，臭氧化处理排出的尾气可同内燃机或水泵发动机的废气混合。在后一种情况下剩余臭氧同废气中的杂质起反应。从而，所需的稀释比可降低到 35 （最大），乃至于在极端情况下降到 10 。

3.洗涤法

    在喷淋塔内用水来洗涤尾气，对于从尾气中去除臭氧来说不是一种有效的方法，即使接触塔装填有拉希格环。在比寻常浓度高一些的情况下，臭氧浓度能降低 50% 。现时尚未报道过有使用臭氧还原产物的研究。运行能耗实际上受其排气装置的限制，大约为 5 W·h/m 3 。

    通过洗涤排气设备使用适当还原剂消除剩余臭氧，乍一看似乎有可能。如果这样必须在排气能耗（ 5~6 W·h/m 3 ）上加上还原剂用的能耗，估计在 20~50 W·h/m 3 ，依尾气中臭氧浓度而定。洗涤装置方面研究过的最主要的几种还原剂有硫酸亚铁溶液和（或）亚氯酸钠溶液。根据初步研究，此项技术似乎缺乏适应性，因为反应速度不足以将臭氧去除到适当水平。

4.热分解法

    热分解法是当前用于消除臭氧处理厂尾气所含臭氧使用最广泛的技术。可采用的主要工艺有三种：

（ 1 ）单通道电阻加热；

（ 2 ）通过热交换加热；

（ 3 ）加热并过热燃烧。

    以上三项工艺的相应投资费用比分别为 1 ： 2.5 ： 1.3 。

    臭氧在空气中比在水中更稳定，室温下臭氧在气相的半衰期可由 4~12h 不等。

    空气中臭氧的热分解早在 30℃ 即已开始，在 40~50℃ 时显著。在 200℃ 下一分钟内臭氧分解大约是 70% ， 230℃ 时 92%~95% 。在 300℃ 或以上时， 1~2s 反应时间内达到 100% 分解（图3 ）。

    单通道电阻加热工艺是一种具有很大处理能力，易自动化的简单连续流动处理过程。水头损失范围 20~30mmH 2 O. 排出的气体达到 250~300℃ 的高温，废气烟道需要用耐火材料建造，此外，排气管需要加大尺寸以能装在加热装置上。每小时要处理（ 300±100 ） m 3 流量的气体时，需要 0.6m×0.6m 的断面。此系统的运行能耗为 130~170 W·h/m 3 尾气。

    在热交换器中加热尾气可以通过进气的预热器回收部分热能。此法整体构造比电阻加热所用的要大些，如图 4 所示。运行能耗可根据现有实际使用装置求锝为 85 W·h/m 3 , 由于交换法排气最终温度在 90~100℃, 因此管道可用常规材料制造。

    热交换器系统内的水头损失可达到 1mH 2 O ，如此高的数值使系统自动化变化困难。此外，离心通风机难以抵抗湿臭氧化气所造成的腐蚀。所以，它们最好是装在破坏装置之后以便靠抽吸和吹风来排气。对热交换器及风机置于气流上游的情况来说，热交换器必须用抗腐蚀材料制造，如不锈钢 AISI316 或 318 。在此种排列顺序中，风机还必须是水环式的，而且运行费过高。因此，抽气设备最好还是置于破坏装置的出口。如果这样安装，用具有抗腐蚀环氧涂层的常规构造就足够了。使用富氧工艺气体时，上述设备应与适当的安全要求相符。

    除直接加热的热交换器外，用间接热交换器也能达到尾气破坏目的，如费勒里希式（ Frolich type ）间接交换器（图5 ）。位于威斯波 · 卡普塞尔（ Weesper kapsel ）的阿姆斯特丹水厂装有这种装置。在此装置中，加热气体同通入的尾气进行热交换，在出口处尾气达到 200℃ ，热交换量为 60%~70% 。然后预热了的尾气直接进到一台用所装燃油喷嘴运行的燃烧炉内，把尾气加热至 300℃ 。之后炉内的排气直接排到费勒里希交换器预热尾气进气。这种热交换器是用不锈钢制造的并装有硼硅玻璃管，通过它循环加热了的气体。

    整个装置的灵活性基于燃烧器系统所允许的大流量波动，即可在设计能力的 5%~100% 之间变化。运行能耗需要 10mL 燃油 /m 3 尾气，以及辅助装置 10W·h/m 3 。

    利用适当热交换法预热尾气不仅能节省部分运行费，而且也能降低燃烧区的操作温度。尾气在加热炉内停留时间 120s 的情况下，为达到完全破坏需要 350℃ 。设计还必须确保气体在炉内的充分混合。整个设备占用相当大的空间（图6 ）。

    图 6 设计的可处理 400m 3 /h 尾气的燃烧炉近似尺寸为：直径 2.2m ，长 10m ，因此，所需的炉体容积约 10m 3 。为保持所需要的温度，除燃烧率外气体总流量也必须予以控制。无二次热交换器时，运行能耗待处理尾气需要 30ml 燃油 m 3 ，同时燃烧器的鼓风和调节等辅助设备还需要 10 W·h/m 3 。

5.吸附法

    通过吸附在可燃载体上破坏臭氧，实际上使用的是装有活性炭滤层的上流式过滤器。臭氧通过慢速率燃烧来消耗碳。

    基本设计参数是：用 2L （约 1kg ）活性炭处理 1 m 3 尾气 /h ，且过滤器炭层装成 1.2m 的厚度。它所产生的水头损失为 0.02~0.03MPa 。为获得完全反应，过滤器炭层最好加热到 60~80℃ 。此项温升又最好是利用将开水在围绕过滤器的半球形热交换器内进行循环的方法来达到。

    这项方法常可发展成危险的，能发生严重爆炸的情况。这是由于不稳定的臭氧化反应产物，如过氧化氢类的积累所造成的。也能形成 CO 基，导致氧化碳的高能释放转换。通过往炭层上适量洒水可防止这些危险。此装置还禁止在使用富氧气体发生臭氧情况下使用。

    这种方法的一项优点，是它的运行能耗低，待处理尾气只需要 12 W·h/m 3 。

6.催化分解法

    尾气中剩余臭氧的催化分解能使臭氧比用活性炭时更快的分解。目前大多数可用催化剂都是同钯有关的，不过，其它金属氧化物诸如氧化锰和氧化镍也是常用的。有时把活性炭催化剂包在某一支撑体上以便于操作，如在铝颗粒上包上钯基催化剂。市场上可买到的催化剂的确切配方往往属制造厂家专有。此外，在此领域方面的现有知识还只是初步的。用于臭氧破坏最广泛的催化剂有可从 Degussa 买到的 C0037 和 E221P ，以及 Harsaw MnO-201T 催化剂。所有这些催化剂当有湿度存在时都很快失效。因此，催化剂持续加热是必要的。

    C0037 （ Degusa ）催化剂最佳操作温度在 70~80℃ 之间，而再生期间温度必须提高到 120℃ ，但不得超过 130℃ 。硼的酸性氧化物、氧化氮和大部分氮化合物，均可使这种催化剂不可逆地失去活性。在臭氧浓度 2.08×10 -4 mol/L （ 10g/m 3 ）下，为获得显著破坏率所需的最短接触时间大约是在 0.4s 。

这种催化剂的速度常数（ VN ， 1/h ）见下表。

表 6-1 与温度的关系 C0037 催化剂臭氧分解率

VN= （ 1/h ） = 处理的尾气体积（ m 3 ） / 催化剂体积（ m 3 ） × 一个循环周期的时间

    此项速度常数是研究中的气体内臭氧浓度的直接函数（图7 ）。

    有关干燥臭氧化气体于 15℃ 下处理的试验，证实了图 6-7 的基本关系。在室温下，用湿尾气也可达到同等臭氧的定量分解，不过处理循环周期被缩短了。

    既然认为臭氧破坏量同加热强度的费用有关，根据我们在布鲁塞尔的经验，催化床的最佳操作温度可能是在 30~40℃ 之间。

    E221P 催化剂是一种被说成可比 C0037 耐受更高再生温度的钯催化剂。 8h 再生期间再生温度被提高到 520℃ ，而且在强化热再生过程，由氧化氮和氯化产物产生的失活作用是可逆的。但含硫化合物可使这种催化剂中毒。

    在与 C0037 催化剂数据一样的同一基础上， E221P 催化剂至少 99% 臭氧分解的体积比也已求得 [ 起始浓度：（ 3±1.5 ） gO 3 /m 3 ] ，如表 6-2 所示。 Harsaw-MnO-201T （ 1/8in ）催化剂当用于干燥尾气气体时，于室温下有同等性能。不过，用潮湿尾气时催化剂只给出较低的产率（表 6-3 ）。这些含锰催化剂用于为不饱和尾气中的臭氧破坏不大有效。

    目前，有关用催化剂作臭氧破坏用的费用和运行特性都需要进一步研究。此处引用的现有数据能给出直接运行费的初步近似值：每立方米待处理尾气约 5W·h ，其中包括催化剂接触层的加热用电。中毒频率和催化剂价格是此法特有的重要经济问题。

表 6-2 E221P 催化剂臭氧分解率

表 6-3 MnO-201T 催化剂臭氧分解率

7.吸附 / 分解法

    吸附和分解是辅助臭氧破坏可能采用的另一项技术，也就是在气体循环过程中。硅胶刚活化时，具有从不稳定气体中固着臭氧的特性。此种性能的数据概括于图 8 。理论接触时间等于 8~10s ，同时硅胶逐渐失效。经若干次热再生之后，硅胶的臭氧分解性能被降低。分子筛含有类似硅胶性能的万分，不过失效比硅胶慢一些。而且，在延长运行时间后活化点的失活也不是不可逆的。

    关于吸附 - 分解技术操作的严格条件，包括再生期间所吸附臭氧的热分解，需要进一步研究。有关吸附材料反复热再生的磨耗和退化方面更要特别注意研究。

    上述这些方法的主要目的是列出能通过吸附从尾气中浓缩臭氧的接触材料，并能将比原来尾气流量体积减少的气体通过加热使之热分解和（或）催化分解。有关这方面主题的资料早有发表，不过，进一步研究一直在进行。最有前途的材料是吸附分子筛。

    然而，某些臭氧设备制造厂家关心臭氧吸附到固体表面上可能造成安全问题。这是因为除了臭氧之外挥发有机物也可能浓集在吸附剂表面。如果臭氧和有机物的浓度变得相当高，所吸附有机物的氧化可能同所吸附臭氧的分解一起强烈发生。由于这些可能性，制造厂家建议：先破坏接触器尾气中的臭氧，然后处理过的尾气再循环通过吸附剂。

    为了吸附物质热再生的需要，吸附法的可能运行能耗大约是 4~6W·h/m 3 ，作为本节臭氧接触尾气处理原理讨论的总结，可以制成不同装置运行费用的比较表（表 6-4 ）。

表 6-4 臭氧尾气处理系统的相对运行费

臭氧浓度检测方法

臭氧是一种强氧化剂，具有很强的杀菌消毒、漂白、除味等特性，因此广泛应用于水消毒、食品加工杀菌净化、食品贮藏保鲜、医疗卫生和家庭消毒净化等方面的产品。在臭氧发生器生产和应用中，一定的臭氧浓度是保证消毒氧化效果、节约能源和防止污染的重要参数。

1. 臭氧发生器产量的标定

    发生器的臭氧产量是其最主要、最基本的技术指标，而产量又是通过测定臭氧浓度后计算得出的。严格说，没有测定臭氧浓度的可靠手段就不可能生产出合格产品，目前市场臭氧发生器产量虚报假冒主要表现为没有臭氧浓度指标或不真实。

2. 臭氧浓度保证消毒效果

    只有保证和其它消毒杀菌剂一样，只有达到足够的剂量，作用一定时间才能达到消杀效果。例如当臭氧浓度为 0.08~0.6ppm 时，对空气中细菌繁殖体中的大肠杆菌作用 30min ，其平均杀灭率达 84.60~99.9% ，而空气中臭氧浓度为 0.34~0.85ppm 时，作用 10~30min ，其杀灭率可达 99.47~99.97% 。又如臭氧对空气消毒时，当浓度为 0.21mg/L 时，作用 10min 对金黄色葡萄球菌杀灭率达 90.81% ，如提高浓度为 0.72mg/L 时，作用时间仍为 10min ，杀灭率可达 99.99% 。

    一般讲臭氧的浓度愈高其杀菌效果愈好。

3. 环境臭氧浓度不能过高

    臭氧除了对人类有益的一面外，同时它又是一种对环境污染的物质，我国环境空气质量标准（ GB3095-1996 ）中规定臭氧的浓度限值（ 1 小时平均）一级标准为 0.12mg/m 3 ；二级标准为 0.16mg/m 3 ；三级标准为 0.20mg/m 3 。臭氧的工业卫生标准大多数国家最高限值为 0.1ppm （ 0.20mg/m 3 ）。因此利用臭氧消毒杀菌浓度不应过高，臭氧发生器的产量不是越高越好。例如：一般家庭用室内杀菌的臭氧发生器产量应在 200mg/h 左右，最高不要超过 400mg/h 。这样，在臭氧杀菌工作 30~60min 后，室内残余浓度低于果品家卫生标准要求。需要注意的是，一些过敏体质的人，长时间暴露在臭氧含量超过 0.18mg/m 3 的环境下，回出现皮肤刺痒，呼吸不畅，咳嗽及鼻炎等症状。浓度再高，会给人体造成更大的伤害。

4. 臭氧应用工程与设备需要监测臭氧浓度

    臭氧发生器发生臭氧能力在很大程度上受气源的湿度、冷却水温度、放电面的老化等影响，所以要经常对臭氧浓度进行检测。对大型臭氧设备，最好在流程中装有高浓度臭氧（气体）检测仪，并有检测混合后水的溶存臭氧检测仪，还有检测排放的尾气中所含臭氧浓度的检测仪。以便控制整个系统处在最佳工作状态。

臭氧浓度检测方法大致可分为“化学分析法”、“物理分析法”、“物理化学分析法”三类。 1.化学检测法 1.1 碘量法     碘量法是最常用的臭氧测定方法，我国和许多国家均把此法作为测定气体臭氧的标准方法，我国建设部发布的《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量》标准 CJ/T 3028.2 — 94 中即规定使用碘量法。其原理为强氧化剂臭氧（ O 3 ）与碘化钾（ KI ）水溶液反应生成游离碘（ I 2 ）。臭氧还原为氧气。反应式为：     O 3 + 2KI + H 2 O → O 2 + I 2 + 2KOH     游离碘显色，依在水中浓度由低至高呈浅黄至深红色。     利用硫代硫酸钠（ NaS 2 O 3 ）标准液滴定，游离碘变为碘化钠（ NaI ），反应终点为完全褪色止。反应式为：     I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → 2NaI + NaS 4 O 6     两反应式建立起 O 3 反应量与 NaS 2 O 3 消耗量的定量关系为 1molO 3 ： 2mol NaS 2 O 3 ，则臭氧浓度 C O3 计算式为：     C O3 =40x3x1000/1000 （ mg/L ） 式中： C O3 ——臭氧浓度， mg/L ； A Na ——硫代硫酸钠标准液用量， ml ； B ——硫代硫酸钠标准液浓度， mol/L ； V 0 ——臭氧化气体取样体积， ml 。 操作程序及方法参照标准 CJ/T3028.2 — 94 。 测定标准型发生器浓度很方便。臭氧化气体积用流量计计数， NaS 2 O 3 浓度一般配制为 0.100mol/L ，测定精度可达± 1% 。 测定空气中臭氧浓度时，应用在气采样器抽气定量。为保证测定精度， NaS 2 O 3 配为 0.10mol/L 。 测定水溶臭氧浓度亦可用此公式计算，只是 V 0 代表采水量，取 1000ml 。 NaS 2 O 3 浓度为 0.10mol/L 。 碘量法优点为显色直观。不需要贵重仪器。缺点是易受其氧化剂如 NO 、 CI 2 等物质的干扰，在重要检测时应减除其它氧化物质的影响。 1.2 比色法     比色法是根据臭氧与不同化学试剂的显色或脱色反应程度来确定臭氧浓度的方法。按比色手段分为人工色样比色与光度计色 . 此法多用于检测水溶解臭氧浓度 .     国内检测瓶装水臭氧溶解浓度有使用碘化钾、邻联甲胺等比色液的。其方式是利用检测样品显色液管相比较，确定测样臭氧溶解度值（ 0.05~0.08mg/L ） , 要求精确的，则利用分光光度计检测。     国外利用此法做成仪器，配制标准工具与药品作为现场抽检使用，很方便。如美国 HACH 公司、日本荏原公司的 DPD （二己基对苯二胺）比色盘，范围为 0.05~2mg/L 。美国 HACH 公司微型比色仪，利用靛蓝染料脱色反应。在 600nm 波长比色， 0.05~0.75nm/L 浓度数字显示，精度± 0.01nm/L 。受其它氧化剂干扰少。 1.3 检测管     将臭氧氧化可变化试剂浸渍在载体上，作为反应剂封装在标准内径的玻璃管内做成测管，使用时将检测管两端切断，把抽气器接到检测管出气端吸取定量臭氧气体，臭氧浓度与检测管内反应剂柱变色长度成正比，通过刻度值读取浓度值。     德国、日本和我国都生产臭氧检测管，浓度范围分为高（ 1000ppm ）、中（ 10ppm ）、低（ 3ppm ）三种，用于检测空气臭氧浓度，适于现场应用，使用简便，但精度低（为± 15% ）。 2.物理方法     物理方法分析臭氧现在在国际上最流行的是紫外线吸收法。它是利用臭氧对 254nm 波长的紫外线特征吸收的特性，依据比尔—郎伯（ Beer-Lambert ）定律制造出的分析仪器，只要选择合适长度的吸收池，就可以检测 0.002mg/m3~5% （ vol ）浓度的臭氧。其线形在 4~5 个数量级内都很好。该法已被我国作为环境空气中测定臭氧的标准方法（ GB1/T1154348 ）。     紫外线吸收法不但可以适用于检测气体中臭氧浓度，也可以检测水中溶存的臭氧浓度。     紫外线吸收法的仪器在美国、的国、瑞士、日本都有产品。我国北京分析仪器厂于 1985 年引进了美国莫尼特（ MONITOR LABS ）公司的 ML-8810 型紫外吸收式臭氧分析器，用于环境检测， 1992 年以后又陆续扩展量程到 100ppm 、 1000ppm 。北京超能自控实验技术研究所在 1999 年开发了 ZX-01 系列紫外线吸收式臭氧分析器，其测量范围从 0~10ppm （用于环境检测）、 0~100ppm 、 0~1000ppm 、 0~10000ppm 到 0~25000ppm 。 2.1 紫外线吸收法原理 辐射被某种气体或液体吸收是受朗伯 - 比尔（ Lambert Beer ）定律控制的： I = I o e – klc 式中 I o —— 入射光束的强度； I—— 光束穿透样品（气体或液体）后的强度； l—— 通过样品光程的长度； c—— 样品内吸收物质的浓度； k—— 吸收物质对该光线波长的比吸收系数。 此种检测需要对物质在已知波长下 k 值的精确了解。 2.2 臭氧检测     臭氧吸收短波紫外区（ 200~300nm ）哈特雷波段紫外光，在 253.7nm 处具有最大吸收（图1 ）。在此波长，吸收系数值的范围从 303.9 到 313.2cm -1 · mol -1 · L （ 273K 和 760mmHg ），研究者证实了该值为 302.4cm -1 · mol -1 · L 。 　 2.3 布朗 - 吕伯     布朗 - 吕伯分析仪（前联邦德国汉堡）的工作原理如图 2 所示。水银灯的辐射经聚光镜聚焦形成平行光束透过测皿照射到光线接收器上，一部分辐射光线被分光镜折射到参比检测用的另一光线接收器上，光强用一可变光栏调节到同一水平。两只光线接受器接在桥式电路内，测皿吸收的光引起桥式电路的不平衡，一只伺服电机供恢复平衡用，其校正动作范围与光吸收相符。该仪器内装有自动零点补偿。当测量空气中臭氧时，通过一只电磁阀将惰性气引入测皿，当检测水中臭氧时，将标准溶液注入测皿。 　 　 3. 物理化学方法 3.1 靛蓝二磺酸钠（简称 IDS ）分光光度法     其原理是含臭氧的气体在有多孔玻板的吸收管中通过兰色的 IDS 溶液，生成的溶液用分光广度计在 610nm 处测量，通过计算得出臭氧浓度。这种方法操作比较复杂，用于检测环境中臭氧浓度或作为基准用来标定物理方法仪器（低浓度）。     IDS 法也被定为国家标准用来测定环境中的臭氧浓度（ GB/T15437 ）。 3.2 化学发光法     该法是利用台过量的乙烯（或 NO ）与臭氧发生化学发光，用光电倍增管接受发光光强来计算出臭氧的浓度。此法在上世纪七、八十年代很盛行，曾经被美国 ERP 列为环境检测标准方法之一。现已被紫外法所取代。 4.水中臭氧检测方法     测量水中溶存臭氧浓度除了用碘量法和紫外线吸收法之外，近年来国际上普遍采用了一种称之为“膜电极”的电化学方法，它是用一个带有可更换的能渗透臭氧的半透膜的探头和微处理器组成。测量时将探头敏感部分置于臭氧水中，在阴阳极之间加一固定极化电压，溶存的臭氧透过半透膜到达阴极表面并被还原，产生与臭氧浓度成正比的扩散电流，扩散电流大小可用下式表示： I=KC 式中： I —扩散电流（ A ） K —常数 C — O 3 浓度（ mg/L ）     国外在对各种半透膜材料、电极材料、电解质以及外加电压电位的研究后，制造出一种电流的稳态电压的膜电极，线形和再现性都很好。膜电极法抗干扰能力强、灵敏度高、量程广、可用于在线分析和控制。国际上有越来越广泛地使用膜电极法分析水中臭氧浓度的趋势。美国的 ATI 公司， ROSEMOUNT 公司和瑞士的 ROS 公司都有膜电极罚臭氧分析仪。 5.臭氧浓度单位     近年来我国臭氧产业发展迅速，产品种类繁多，有些产品表达浓度的单位使用混乱，容易被人误解。 5.1 气体中臭氧浓度表示方法    一种是以单位体积内所含臭氧的质量数表示，常用的单位有 mg/L 、 mg/m 3 、 μg/m 3 简称质量浓度，它们的关系是： 1mg/L = 10 3 mg/m 3 = 10 6 μg/m 3     我国各种标准均采用质量浓度。     另一种用 ppm 或 ppb 作为浓度单位，称为体积浓度。 ppm （ parts per million ）单位是指在 100 万气体体积中含有臭氧的体积数，在美国、日本等国家习惯使用体积浓度。 1ppm = 10 3 ppb     但是 ppb （ parts per million ）的含义不明确。在美国和法国，“ billion ”的意义为十亿（ 10 9 ）， ppb 意味着十亿分之一（ 10 -9 ）；而在英国和德国，“ billion ”为万亿（ 10 12 ）， ppb 意味着万亿分之一（ 10 -12 ）。因此，这是一种容易混淆的表达方式。国际纯粹化学与应用化学协会与 1971 年 7 月作出“不宜采用”的决定。     在我国 ppb 一般指 10 -9 。     也有用体积百分比 % （ vol ）和 pphm 来表示体积浓度的，它们的关系式是 1% （ vol ） = 10 4 ppm = 10 6 pphm = 10 7 ppb 两种单位可用下面公式换算： X （ ppm ） =40x/3x ?A （ mg/m 3 ）或 A=3x/40x ?X 式中： A ——以 mg/m 3 表示的臭氧浓度 X ——以 ppm 表示的臭氧浓度 M ——气体的摩尔量（臭氧为 48 ） 22.4 —— NPT （标准状态， 273K ， 101.3kPa ，即 0 ℃， 760mmHg ）的气体摩尔体积 例如，大气中的臭氧含量为 1ppm ，则用 mg/m 3 表示。 A= 40x/3x?X =40x/3x =2.14 （ mg/m 3 ）。     在美国、日本和国际全球检测系统内的标准状态是指 298K （ 25 ℃）和 101.3kPa （ 760mmHg ）这时的气体体积为 24.45L/mol ，这样 1ppm = 1.963mg/m 3 。     还有一种用重量百分比来表示臭氧的浓度。一般用 % （ wt ）表示， % （ wt ）的含义是：臭氧的质量 / 含有臭氧气体的质量× 100% 。 这样，在标准状态下 1ppm = 2.14mg/m 3 = 1.66 × 10 -4 % （ wt ） 1% （ wt ）（空气中） = 12.93g/m 3 = 6042ppm 1% （ wt ）（氧气中） =14.3g/m 3 = 6682ppm 空气密度为 1293g/m 3 ，氧气密度为 1430g/m 3 。 5.2 表示水中溶存臭氧的单位有 mg/l 、 g/m 3 和 ppm （ wt ） mg/L ——其含义是臭氧的质量（ mg ） / 含有臭氧水的容积（ m 3 ） g/m3 ——是臭氧的质量（ mg ） / 含有臭氧水的容积（ m 3 ） ppm ——是臭氧的质量 / 含有臭氧水的质量× 10 6 1mf/l = 1g/m 3 = 1ppm 6.臭氧检测中应注意事项 6.1 采样管材料应选用抗强氧化的材料，如玻璃、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯；不锈钢材料也尽量少用，以减少采样管中臭氧损耗。 6.2 采样管应尽量短，测量低浓度时一般不要超过 2m 。 6.3 从采样管到检测仪器，不要漏气，否则测量值偏低。 6.4 检测较低浓度（如检测环境）臭氧时，新的聚四氟乙烯管也要充分的进行“臭氧化”，即通过含较高浓度臭氧的气体来稳定采样管内壁。日本荏原公司认为要 20min 以上才能稳定，而美国莫尼特公司要求数小时。 6.5 采样管要定时清洗、吹干。不清洁的采样管会使测量值偏低很多。 6.6 臭氧分析仪要定时进行标定，以保证测量数据可靠。

　标准臭氧系统

一、空气源系统如图：

空气源臭氧发生器系统

空气源臭氧发生器系统是指以空气为原料，经过多道工艺干燥处理后的空气送入臭氧合成系统产生臭氧的装置。

压缩机 → 冷凝器 → 贮气罐 → 水过滤器 → 油过滤器 → 冷干机

水过滤器 → 油过滤器 → 干燥机 → 粉尘过滤器 → 换热器 → 减压阀

流量计 → 臭氧合成

二、氧气源系统图：

1. 臭氧发生器富氧源系统（ ups ）是指空气经过压缩干燥处理后，经（ VPS ）富氧受压吸附产量一定纯度的氧气送入臭氧合成系统的装置。 压缩机 → 冷凝器 → 贮气罐 → 水过滤器 → 油过滤器 → 冷干机 水过滤器 → 油过滤器 → 富氧机 → 粉尘过滤器 → 换热器 → 减压阀 流量汁 → 臭氧合成 2. 臭氧发生器纯氧源系统：液态氧经汽化器汽化、气源处理系统处理后，送入臭氧合成系统的装置。 液氧贮罐 → 汽化器 → 减压阀 → 过滤器 → 流量计 → 臭氧合成

臭氧在空间消毒应用

1 食品车间

食品加工车间臭氧浓度要求相对较低，一般达到2.5ppm即可。对于不同的食品储存间要根据所储存的物质不同设计不同的臭氧浓度。臭氧投加方式一般采用布管式，对于小车间可采用开放式。

2 制药厂

2.1 计算方法

根据《消毒技术规范》及实际应用经验，

三十万净化级取C = 2.5ppm = 5mg/m3；

十万净化级级取C = 5ppm = 10mg/ m3；

万净化级取C = 15ppm = 30mg/ m3；

百级取C = 20ppm = 40mg/ m3 。

计算方法：利用 HVAC系统集中投加时，臭氧发生器选用按以下方法计算：首先计算实际臭氧消毒体积，实际体积由三部分组成V = V1 + V2 + V3，V1洁净区空间体积，V2空气净化系统体积，V3循环时空气损失体积，实际计算过程中V3等于循环系统总风量的1.2%。

（1）W = C×v/d w：实际选用臭氧发生器的产量，单位为g/h。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0.42。

（2）若设计臭氧浓度按空间浮游菌为5ppm，消毒体积10000m3,送风流量100000m3/h

V1=10000 m3

V2 = 忽略不计

V3 = 100000×1.2% = 1200

实际臭氧消毒体积V = V1 + V2 + V3 =11200m3

臭氧投加量W = C×V/d = 5×2×11200/0.4208 = 266.159g/h

推荐选择臭氧发生器的产量为280g/h.

2.2 内置式示意图

主机一般安装在中效过滤器后段或高效过滤器前段

臭氧气体杀菌作用的实验效果

提要 试验表明，当臭氧浓度为 0.028mg/L 作用 60 分钟，可将物体表面细菌繁殖体杀灭 99.9% 以上；臭氧浓度为 0.425mg/L 作用 60 分钟时，可将空气中自然菌杀灭 90.47% 。

关键词 臭氧 空气消毒 表面消毒

臭氧为广谱高效杀菌剂。国外最早用于水的消毒，我国近年对其气体消毒的应用日渐广泛。为确证其杀菌作用，在实验室内进行了有关研究，现将结果报告于下。

方 法

试验分两部分，一为表面消毒试验，一为空气消毒试验。前者在装有臭氧发生器的 JR-90-XB型电子盒（臭氧发生器功率为6W）中进行，后者则以JR-88-M型臭氧发生器（功率为15W）在室内进行。两种臭氧消毒设备均为金华消毒灭菌设备厂产。

•  臭氧量的测定

将直径为 3mm塑料管插入臭氧熏蒸消毒空间。当到达规定的各工作时间，用注射器分别抽取50ml气体样本，注入吸收液内。吸收液装于吸收管内，为含1%碘化钾的0.1M磷酸盐冲液（PH6.8）。在30分钟内以721型分光光度计（波长未352mm）测定样本的吸光度，与标准曲线对比，计算出臭氧浓度 [3] 。

•  表面杀菌试验

取无菌平皿，各滴加菌液 0.5ml，在皿底涂布均匀，置37℃温箱干燥10分钟备用。每个平皿滴加一种菌。所用菌液有：金黄色葡萄球菌（ATCC638）、大肠杆菌（ATCC25922）、伤寒杆菌（H901）、痢疾杆菌（杭州市站）与枯草杆菌黑色变种（ATCC9372）芽孢。另取无菌平皿按上法滴加乙型肝炎阳性病人血清并使干燥。每平皿滴加血清量为0.1ml。

将 染 菌 （或 HBsAg）平皿置JR-90-XB型电子保鲜盒内进行消毒处理。到规定作用时间后取出平皿，滴加无菌生理盐水1ml，使菌液重新悬浮，作琼脂倾注培养，并计数每个平皿菌落数。HBsAg样本则以RPHA法测定其残留滴度。

•  空气消毒试验

在关闭门窗的房间内，用 JR-88-M型臭氧发生器进行消毒。消毒前后进行空气中自然菌采样以测定消毒效果。空气采样用平板沉降法，即在室内5个不同位置各放1个不加盖琼脂平板，采样15分钟。样本置37℃温箱培养24小时观察菌落生长数。

结 果

•  消毒时臭氧的浓度

在表面消毒与空气消毒时，分别采样测定了在保鲜盒（容积 88L）与试验房间内（面积为14m 2 ,容积为42m 3 ）内臭氧的浓度。保鲜盒内装有JR-90-XB型臭氧发生器一个，试验房间内放置JR-88-M臭氧发生器一台。结果表明，空气中臭氧的浓度随臭氧发生器工作时间的延长而增加（表1）。保鲜盒中浓度之所以偏低，一方面因发生器的功率较小，一方面其密闭性较差。

表 1 消毒时空气总臭氧浓度测定结果

Table 1 The ozone concentration in air during disinfection

臭氧发生器工作时间 Working time of ozone generator(min)	空气中臭氧浓度 Concentration of ozone in air (mg/L)
	表面消毒 Surface disinfection	空气消毒 Air disinfection
10	0.015	0.139
20	0.025	0.300
30	0.027	0.357
60	0.028	0.425

•  表面杀菌作用

在保鲜盒内观察了 3 种作用时间的杀菌效果，每种时间放置了 2 个染菌平皿。试验时，室温为 25 ℃，相对湿度为 85% 。结果表明，臭氧对 4 种细菌繁殖体的杀灭作用相似，作用 60 分钟可达 99.9% 以上，对细菌芽孢的杀灭作用较差（表 2 ），对 HBsAg 的破坏作用，作用 60 分钟仅减少 75.0% （表 3 ）。

表 2 JR-90-XB 型电子保鲜盒臭氧杀菌作用

Table 2 The bactericidal efficacy of ozone produced by ozone disinfection box (JR-90-XB)

细菌 Bacteria	作用不同时间（ min ）的杀灭率 Killing rate after exposure for different time(min)(%)
	20	30	60
金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus	99.51（31/6370）	99.86（12/6100）	99.91（5/5620）
大肠杆菌 Escherichia coli	99.06（70/7450）	99.76(16/6840）	99.95（3/6080）
伤寒杆菌 Salmonella typhi	99.65（20/5760）	99.76（12/5160）	99.93（3/4680）
福氏痢疾杆菌 Shigella flexneri	99.62（30/8100）	99.86（10/7380）	99.97（2/6840）
枯草杆菌黑色变种芽孢 Spore of Bacillus subtilis var.niger	94.78（240/4600）	94.909（230/4510）	96.10（175/4490）

注：括弧内的分母为消毒前每个平皿所含细菌数（ cfu ），分子为消毒后每个平皿所含细菌数（ cfu ） .

Note ： The denominators of the figures in parentheses are the bacterial counts (cfu / dish) before disinfection ， the numerators are those (cfu / dish)after disinfection.

表 3 JR-90-XB 型电子保鲜盒中臭氧对 HBsAg 的破坏作用

Table 3 The destructive effect of ozone produced by ozone disinfection box

(JR-90-XB)on HBsAg

臭氧作用时间 Exposure time (min)	HBsAg 滴度 HBsAg titer	HBsAg 减少率 Reduction rate of HBsAg(%)
0	1 : 256	…
10	1 : 256	0.0
20	1 : 128	50.0
30	1 : 64	75.0
60	1 : 64	75.0

•  空气消毒效果

在体积为 42.84m 3 的门窗密闭房间内，放置 JR-88-M 型臭氧发生器一台，进行空气消毒。经开机 60 分钟，空气中自然菌可减少 90.47% （表 4 ）。

表 4JR-88-M 臭氧发生器对空气的消毒效果

Table 4 Efficacy of ozone generator (JR-88-M) in disinfection of air

作用时间 Exposure time (min)	空气总菌量 Total bacterial count of air (cfu)	杀灭率 Killing rate (%)
30	11	73.8
45	5	88.09
60	4	90.47

注：空气总菌量指 5 个平皿采样所得菌落总数 . 消毒前对照采样，空气总菌量为 42cfu 。

Note ： The total bacterial count of air denotes the total number of colonies 5 agar plates used for air sampling. The total bscterial count of air before disinfestion wad 42 cfu .

结 语

本研究结果初步表明，在 JR-90-XB 型电子保鲜盒中用臭氧进行熏蒸处理，对物体表面的细菌繁殖体与芽胞以及 HBsAg 均有一定的杀灭与破坏作用，其中尤以对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒杆菌与福氏痢疾杆菌的效果为好，当臭氧量为 0.028mg/L 时，作用 60 分钟可杀灭 99.9% 以上。使用 JR-88-M 型臭氧发生器在 42m 3 容积房间内进行空气消毒，作用 60 分钟，亦可使自然菌下降 90.47% 。

提要 试验表明，当臭氧浓度为 0.028mg/L 作用 60 分钟，可将物体表面细菌繁殖体杀灭 99.9% 以上；臭氧浓度为 0.425mg/L 作用 60 分钟时，可将空气中自然菌杀灭 90.47% 。

关键词 臭氧 空气消毒 表面消毒

臭氧为广谱高效杀菌剂。国外最早用于水的消毒，我国近年对其气体消毒的应用日渐广泛。为确证其杀菌作用，在实验室内进行了有关研究，现将结果报告于下。

方 法

试验分两部分，一为表面消毒试验，一为空气消毒试验。前者在装有臭氧发生器的 JR-90-XB型电子盒（臭氧发生器功率为6W）中进行，后者则以JR-88-M型臭氧发生器（功率为15W）在室内进行。两种臭氧消毒设备均为金华消毒灭菌设备厂产。

•  臭氧量的测定

将直径为 3mm塑料管插入臭氧熏蒸消毒空间。当到达规定的各工作时间，用注射器分别抽取50ml气体样本，注入吸收液内。吸收液装于吸收管内，为含1%碘化钾的0.1M磷酸盐冲液（PH6.8）。在30分钟内以721型分光光度计（波长未352mm）测定样本的吸光度，与标准曲线对比，计算出臭氧浓度 [3] 。

•  表面杀菌试验

取无菌平皿，各滴加菌液 0.5ml，在皿底涂布均匀，置37℃温箱干燥10分钟备用。每个平皿滴加一种菌。所用菌液有：金黄色葡萄球菌（ATCC638）、大肠杆菌（ATCC25922）、伤寒杆菌（H901）、痢疾杆菌（杭州市站）与枯草杆菌黑色变种（ATCC9372）芽孢。另取无菌平皿按上法滴加乙型肝炎阳性病人血清并使干燥。每平皿滴加血清量为0.1ml。

将 染 菌 （或 HBsAg）平皿置JR-90-XB型电子保鲜盒内进行消毒处理。到规定作用时间后取出平皿，滴加无菌生理盐水1ml，使菌液重新悬浮，作琼脂倾注培养，并计数每个平皿菌落数。HBsAg样本则以RPHA法测定其残留滴度。

•  空气消毒试验

在关闭门窗的房间内，用 JR-88-M型臭氧发生器进行消毒。消毒前后进行空气中自然菌采样以测定消毒效果。空气采样用平板沉降法，即在室内5个不同位置各放1个不加盖琼脂平板，采样15分钟。样本置37℃温箱培养24小时观察菌落生长数。

结 果

•  消毒时臭氧的浓度

在表面消毒与空气消毒时，分别采样测定了在保鲜盒（容积 88L）与试验房间内（面积为14m 2 ,容积为42m 3 ）内臭氧的浓度。保鲜盒内装有JR-90-XB型臭氧发生器一个，试验房间内放置JR-88-M臭氧发生器一台。结果表明，空气中臭氧的浓度随臭氧发生器工作时间的延长而增加（表1）。保鲜盒中浓度之所以偏低，一方面因发生器的功率较小，一方面其密闭性较差。

表 1 消毒时空气总臭氧浓度测定结果

Table 1 The ozone concentration in air during disinfection

臭氧发生器工作时间 Working time of ozone generator(min)	空气中臭氧浓度 Concentration of ozone in air (mg/L)
	表面消毒 Surface disinfection	空气消毒 Air disinfection
10	0.015	0.139
20	0.025	0.300
30	0.027	0.357
60	0.028	0.425

•  表面杀菌作用

在保鲜盒内观察了 3 种作用时间的杀菌效果，每种时间放置了 2 个染菌平皿。试验时，室温为 25 ℃，相对湿度为 85% 。结果表明，臭氧对 4 种细菌繁殖体的杀灭作用相似，作用 60 分钟可达 99.9% 以上，对细菌芽孢的杀灭作用较差（表 2 ），对 HBsAg 的破坏作用，作用 60 分钟仅减少 75.0% （表 3 ）。

表 2 JR-90-XB 型电子保鲜盒臭氧杀菌作用

Table 2 The bactericidal efficacy of ozone produced by ozone disinfection box (JR-90-XB)

细菌 Bacteria	作用不同时间（ min ）的杀灭率 Killing rate after exposure for different time(min)(%)
	20	30	60
金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus	99.51（31/6370）	99.86（12/6100）	99.91（5/5620）
大肠杆菌 Escherichia coli	99.06（70/7450）	99.76(16/6840）	99.95（3/6080）
伤寒杆菌 Salmonella typhi	99.65（20/5760）	99.76（12/5160）	99.93（3/4680）
福氏痢疾杆菌 Shigella flexneri	99.62（30/8100）	99.86（10/7380）	99.97（2/6840）
枯草杆菌黑色变种芽孢 Spore of Bacillus subtilis var.niger	94.78（240/4600）	94.909（230/4510）	96.10（175/4490）

注：括弧内的分母为消毒前每个平皿所含细菌数（ cfu ），分子为消毒后每个平皿所含细菌数（ cfu ） .

Note ： The denominators of the figures in parentheses are the bacterial counts (cfu / dish) before disinfection ， the numerators are those (cfu / dish)after disinfection.

表 3 JR-90-XB 型电子保鲜盒中臭氧对 HBsAg 的破坏作用

Table 3 The destructive effect of ozone produced by ozone disinfection box

(JR-90-XB)on HBsAg

臭氧作用时间 Exposure time (min)	HBsAg 滴度 HBsAg titer	HBsAg 减少率 Reduction rate of HBsAg(%)
0	1 : 256	…
10	1 : 256	0.0
20	1 : 128	50.0
30	1 : 64	75.0
60	1 : 64	75.0

•  空气消毒效果

在体积为 42.84m 3 的门窗密闭房间内，放置 JR-88-M 型臭氧发生器一台，进行空气消毒。经开机 60 分钟，空气中自然菌可减少 90.47% （表 4 ）。

表 4JR-88-M 臭氧发生器对空气的消毒效果

Table 4 Efficacy of ozone generator (JR-88-M) in disinfection of air

作用时间 Exposure time (min)	空气总菌量 Total bacterial count of air (cfu)	杀灭率 Killing rate (%)
30	11	73.8
45	5	88.09
60	4	90.47

注：空气总菌量指 5 个平皿采样所得菌落总数 . 消毒前对照采样，空气总菌量为 42cfu 。

Note ： The total bacterial count of air denotes the total number of colonies 5 agar plates used for air sampling. The total bscterial count of air before disinfestion wad 42 cfu .

结 语

本研究结果初步表明，在 JR-90-XB 型电子保鲜盒中用臭氧进行熏蒸处理，对物体表面的细菌繁殖体与芽胞以及 HBsAg 均有一定的杀灭与破坏作用，其中尤以对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、伤寒杆菌与福氏痢疾杆菌的效果为好，当臭氧量为 0.028mg/L 时，作用 60 分钟可杀灭 99.9% 以上。使用 JR-88-M 型臭氧发生器在 42m 3 容积房间内进行空气消毒，作用 60 分钟，亦可使自然菌下降 90.47% 。

食品工业HACCP中臭氧的应用

   臭氧以其特有的气味而得名，它是一种气体强氧化剂，具有杀菌力强，不产生任何残留污染，可直接对食品使用等优点。作为一种广谱高效杀菌剂，其杀菌速度较氯快300—600倍，可以快速杀灭各种细菌繁殖体和芽孢、病毒和真菌，如大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、枯草杆菌黑色变种芽孢、黑曲霉、乙型肝炎表面抗原等。臭氧极不稳定，可自行分解成氧，不产生任何残留。臭氧用作杀菌剂的最早试验是1886年由梅利坦斯在法国进行的，最早的实例是1909年法国科隆冷冻厂利用臭氧对冷藏牛肉表面杀菌以提高贮藏期。近年来，臭氧在食品行业的应用得到快速发展，1995-1996年间，日本、法国、澳大利亚相继立法，允许臭氧在食品行业中广泛使用。1997年4月，美国食品与医药管理局（FDA）放弃对食品加工使用臭氧的限制政策，承认臭氧应用于食品过程符合GRAS（通用安全标准）要求。1928年，英国人在我国的天津建立“合记蛋厂”，其打蛋车间就利用臭氧消毒。20世纪30年代末，美国80%的冷藏蛋库都装有臭氧发生器，提高了鸡蛋的储藏期。到了20世纪90年代中期，我国不少中外合资食品企业，在车间的杀菌净化、易腐食品的保鲜、储存仓库及食品船舱等环节都安装了臭氧发生器，后又推广到食品集装箱、食品冷藏车内。

    随着人们对化学消毒剂残留造成食品污染的重视，臭氧将成为食品行业的新兴消毒剂得到迅速的推广和使用。

　　尽管在我国的药品生产GMP验证中早已推荐了臭氧灭菌方法，但臭氧在食品生的应用是在近两年才得到一个蓬勃发展的机会。使用成功的主要有以下几个方面：

（一）加工车间（库）与加工设备的消毒灭菌

    在食品厂，臭氧气体用于食品加工间、贮藏室与加工设备消毒是非常方便、有效的。传统的消毒方法是用甲醛等化学试剂熏蒸，众所周知，甲醛熏蒸的弊病较多，国外近期研究证明，在控制空气微生物方面，臭氧是甲醛和其他化学熏剂的替代物。通过化学雾化、紫外线与臭氧作消毒剂的对照试验，结论是臭氧既有效又无残留，臭氧“大大抑制”了加工设备中大肠杆菌群小球菌和酵母菌的生长。

   其方法是将臭氧发生器直接放在空调净化系统的风道中，称为内置臭氧发生器。臭氧随着风道的气流，送入各洁净区，对洁净区进行消毒灭菌，剩余臭氧吸入回风口，由中央空调带走。也可以将臭氧发生器放在中央空调风口的外面，将臭氧打入中央空调的风道中，然后被送入各洁净区，称为外置式臭氧发生器。外置式臭氧发生器安装检修方便，但制造成本要高一点。两种方法消毒效果都是一样的。按照卫生部消毒技术规范的要求，对空气消毒的臭氧浓度是2.55ppm，但事实上，洁净区的消毒不仅是对空气的消毒，实际上还包括了对物体表面的消毒，所以，设计时的浓度一般应大于5ppm。每天上班前开机1小时，就可以保证一天内洁净区的浮游菌和沉降菌达到SSOP的要求。

　　从使用臭氧进行灭菌的食品厂的检测报告可看到，菌检全部合格，完全替代了令人头痛的甲醛熏蒸大消毒。同时，使非生产作业减少，能耗减少，取得了满意的效果。

    对于没有通风口或只有进风口，没有回风口的洁净区、实验检验区等，公司专门为此设计的LH系列产品，能迅速将臭氧传送到空间内的各个地方，电脑定时控制，无死角，易移动使用，可达到百级洁净度。

（二）空间的消毒灭菌

    速冻食品、冷饮食品、肉蛋奶制品加工车间与包装车间利用臭氧消毒效果好。同时可去除异味污染。一般5mg/M3臭氧即可达到80%以上的空气杀菌率。

    对于中央空调净化系统以外的洁净区，或需要灭菌的其他房间则需单独进行灭菌处理。方法是选用臭氧发生器，直接安装在该房间内。根据需要设定消毒时间，消毒结束便自动关机，所以使用非常方便。按房间空间体积的大小选型使用。只要满足臭氧浓度的要求，就可以达到消毒灭菌的目的。比用化学试剂对房间的熏蒸要省事得多，可完全代替化学熏蒸，缩短消毒时间，避免二次污染。
（三）物品的表面消毒灭菌

    在食品生产过程中，常常要对原材料、工具器材、包装物、生产场所等进行物体表面消毒。传统的方法是用紫外线消毒，但消毒不彻底，存在消毒死角，衰减快，对于特定环境中的某些细菌无法杀死等种种弊端。《消毒技术规范》中介绍，对于浸没在臭氧气体中的物体表面，接触一段时间，可将表面细菌杀死。

附：空气净化灭菌系列产品简介

    公司研制生产的两大系列的臭氧类产品符合卫生部《消毒技术规范》标准。其中空气净化系列采用项独家专利技术研制和开发的产品，完全可满足食品行业HACCP.GMP认证对消毒灭菌的要求。HTH、LANHUA系列机，采用相对低电压（3000V）在特定条件下电容“雪崩”放电原理产生臭氧装置，不会产生氮氧化合物而使得空气成份复杂化。该系列机具有使用寿命长、整机结构简洁、重量轻、安装和操作极为方便等特点。

适用范围：

    1、配合空调净化通风（HVAC）系统的HTH系列 ：该系列臭氧产量大，为分体设计，作空气消毒灭菌和加工车间大消毒；

    2、台式可移动的LANHUA系列：用于局部及单间灭菌（空气和表面），包括控制区包装车间设施等消毒灭菌。

    3、HTH系列：配合车间顶部不锈钢管曝气系统，对整个车间进行消毒。

    4、LH-G灭菌消毒柜系列：用于工作服、包装材料，各种物料、器皿等消毒灭菌。

（四）水的消毒灭菌
在食品厂用水的地方较多，有原料用水，消毒用水，清洗用水及饮用水等区别。

据不同的水质要求，采用不同的工艺流程，消毒工艺则用一般的臭氧水处理方法即可达到满意的效果。

（五）食品设备、容器、工具、生产过程的消毒灭菌

　　在饮料、果汁等生产过程中，臭氧水可用于管路、生产设备及盛装容器的浸泡和冲洗，从而达到消毒灭菌的目的。采用这种浸泡、冲洗的操作方法，一是管路、设备及盛装容器表面上的细菌、病毒大量被冲淋掉；二是残留在表面上的未被冲走的细菌、病毒被臭氧杀死，非常简单省事，而且在生产中不会产生死角，还完全避免了生产中使用化学消毒剂带来的化学毒害物质排放及残留等问题。另外，利用臭氧水对生产设备等的消毒灭菌技术结合膜分离工艺、无菌灌装系统等，在酿造工业中用于酱油、醋及酒类的生产，可提高产品的质量和档次。

    在蔬菜加工中的应用，如小包装蔬菜如传统的榨菜、萝卜、小黄瓜等食品加工中，很多企业为延长产品的保质期，往往采用包装后高温杀菌的工艺，这样不仅对产品的色泽、质地等带来了不利的影响，而且还消耗了大量的能源。利用臭氧水冷杀菌新技术可避免传统加工工艺对产品质量带来的不利影响，并且可提高产品质量，降低生产成本。

    在水产制品加工中的应用，在冷冻水产品的冻前处理中，通过臭氧水喷淋杀菌对水制产品的卫生指标可以起到很好的控制作用。

    在冷库中的应用主要有三个方面：一是杀灭微生物—消毒杀菌；二是使各种有臭味的无机物或有机物氧化—除臭；三是使新陈代谢产物氧化，从而抑制新陈代谢过程。

设计依据和原则

设计依据

1、对方企业提供的相关数据；

2、国家医药管理局《GMP验证指南》；

3、卫生部《消毒技术规范》；

4、《食品生产企业HACCP体系咨询与审核》；

5、《HACCP实用指南》；

6、《食品生产企业HACCP体系实施指南》。

设计原则

1、方案严格执行国家和当地的卫生、安全等法规，经本方案处理的空间，其微生物各项指标均能达到甲方所要求的标准。

2、设计中坚持科学态度，以体现技术先进、经济合理、安全可靠、操作简单、运行方便的特点。

洁净空间、物体表面臭氧灭菌及选型

一、臭氧灭菌在药品生产上的应用

    1、传统灭菌方法的缺陷和臭氧灭菌的特点

    传统的灭菌方法主要有三种：一是紫外线灭菌，二是试剂灭菌，三是加热灭菌。这些方法已被人们习惯使用，其安全性可靠性已被长期的实践所确认，人们对它们放心。但是任何事情都有一分为二的它们也有各自的缺陷。

    紫外线以光波辐射作用杀菌，光波为直线传播，其照射强度与距离平方成反比，只有照射到的位置且达到照射标准才有杀菌效果。并且所有紫外灯的杀菌能力随使用时间的增加而减弱。紫外线灭菌的主要问题在于：它穿透能力小，在紫外线照射不到的地方，消毒效果不好；其杀菌能力随着使用时间的增加而减小，而且灯管寿命短，更换过于频繁，运行费用高。

    化学试剂灭菌，药味大，不能自然排出，需要空调长时间置换新风，从而增加了能耗。同时也存在二次污染的问题,剩余的药物直接排入大气，造成对周围环境的污染.如甲醛熏蒸，操作麻烦，熏蒸时间长，有二次污染物，对人体有一定的危害。做一次甲熏蒸需8个小时，残留物附着洁净的墙壁上和设备的表面上，需要擦除。在消毒后的几天内，其悬浮粒子数会增加。而且要求风管为不锈钢管,这也增加了一次性投资费用。

    加热灭菌包括干热和湿热，其缺点是温度高，能耗大，有的物品如原材料，仪器仪表，塑料制品等就不宜加热。

    以上三种灭菌方法的弊端是客观存在，但在没有更好的方法替代之前，人们还只好用它。如果能够做到充分发挥臭氧的优点，弥补上述方法的缺点，就为臭氧灭菌进入药品生产开辟了通道。

臭氧消毒灭菌有它许多独特的优点：
较高的扩散性：臭氧为气体，扩散性好，无死角，浓度分布均匀。
杀菌能力强：臭氧杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其它消毒剂。
广谱性：适合多种致病微生物，对大肠杆菌、沙门氏菌、金黄色葡萄球菌及甲乙型肝炎病毒、真菌等多种微生物均有很好的杀灭作用。
原料易得：臭氧制备是利用我们周围的大气制取，不需储藏设施，节省原料储储所需的占地面积。
环保性：臭氧能快速分解成氧气和单原子氧，单原子氧又可自身结合成氧分子，故没有二次污染的问题。被公认为是绿色消毒剂。

附：在我国的GMP验证中，对臭氧有一段全面的介绍：

l 范围

本规范规定了生活饮用水及其水源水水质卫生要求。
　　 本规范适用于城市生活饮用集中式供水(包括自建集中式供水)及二次供水。

2　 引用资料

　　生活饮用水检验规范 (2001)
　　 二次供水设施卫生规范(GBl7051—1997)
　　 WHO Guidelines for Drinking Water Quality，1993
　　 WHO Guidelines for Drinking Water Quality，Addendum to Volume 2，1998

3 定义

3.1 生活饮用水：由集中式供水单位直接供给居民作为饮水和生活用水，该水的水质必须确保居民 终生饮用安全。
　　 3.2 城市：国家按行政建制设立的直辖市、市、镇。
　　 3.3 集中式供水：由水源集中取水，经统一净化处理和消毒后，由输水管网送到用户的供水方式。
　　 3.4 自建集中式供水：除城建部门建设的各级自来水厂外，由各单位自建的集中式供水方式。
　　 3.5 二次供水：用水单位将来自城市集中式供水系统的生活饮用水经贮存或再处理(如过滤、软化、矿 化、消毒等)后，经管道输送给用户的供水方式。

4　 生活饮用水水质卫生要求

4.1 生活饮用水水质应符合下列基本要求
　　 4.1.1 水中不得含有病原微生物。
　　 4.1.2 水中所含化学物质及放射性物质不得危害人体健康。
　　 4.1.3 水的感官性状良好。
　　 4.2 生活饮用水水质规定
　　 4.2.1 生活饮用水水质常规检验项目

　　　　　　 生活饮用水水质常规检验项目及限值见表1。

注： ①表中NTU为散射浊度单位。②特殊情况包括水源限制等情况。③CFU为菌落形成单位。④放射性指标规定数值不是限值，而是参考水平。放射性指标超过表1中所规定的数值时，必须进行核素分析和评价，以决定能否饮用。

4.2.2 生活饮用水水质非常规检验项目
　　 生活饮用水水质非常规检验项目及限值见表2。

　　注： ①三卤甲烷包括氯仿、溴仿、二溴一氯甲烷和一溴二氯甲烷共四种化合物。

5　　生活饮用水水源水质要求

5.1 作为生活饮用水水源的水质，应符合下列要求。
　　 5.1.1 只经过加氯消毒即供作生活饮用的水源水，每100毫升水样中总大肠菌群MPN值不应超过200；经过净化处理及加氯消毒后供生活饮用的水源水，每100毫升水样中总大肠菌群MPN值不应超过2000。
　　 5.1.2 必须按第4.2节表1的规定，对水源水进行全部项目的测定和评价。
　　 5.1.3 水源水的感官性状和一般化学指标经净化处理后，应符合本规范第4.2节表1的规定。
　　 5.1.4 水源水的毒理学指标，必须符合本规范第4.2节表1的规定。
　　 5.1.5 水源水的放射性指标，必须符合本规范第4.2节表1的规定。
　　 5.1.6 当水源水中可能含有本规范4.2节表1所列之外的有害物质时，应由当地卫生行政部门会同 有关部门确定所需增加的检测项目，凡列入4.2节表2及附录A中的有害物质限值，应符合其相应规定(感官性状和一般化学指标经净化处理后需符合相关规定)。在此列表之外的有害物质限值应由当地卫生行政部门另行确定。
　　 5.1.7 水源水中耗氧量不应超过4mg／L；五日生化需氧量不应超过3mg／L。
　　 5.1.8 饮水型氟中毒流行区应选用含氟化物量适宜的水源。当无合适的水源而不得不采用高氟化物的水源时，应采取除氟措施，降低饮用水中氟化物含量。
　　 5.1.9 当水源水碘化物含量低于10μg／L时，应根据具体情况，采取补碘措施，防止发生碘缺乏病。
　　 5.2 当水质不符合5.1节和附录A中的规定时，不宜作为生活饮用水水源。若限于条件需加以利用时，应采用相应的净化工艺进行处理，处理后的水应符合规定，并取得卫生行政部门的批准。

6　 水质监测

6.1 水质的检验方法应符合《生活饮用水检验规范》(2001)的规定。
　　 6.2 集中式供水单位必须建立水质检验室，配备与供水规模和水质检验要求相适应的检验人员和仪 器设备，并负责检验水源水、净化构筑物出水、出厂水和管网水的水质。
　　 自建集中式供水及二次供水的水质也应定期检验。
　　 6.3 采样点的选择和监测
　　 检验生活饮用水的水质，应在水源、出厂水和居民经常用水点采样。
　　 城市集中式供水管网水的水质检验采样点数，一般应按供水人口每两万人设一个采样点计算。
　　 供水人口超过一百万时，按上述比例计算出的采样点数可酌量减少。人口在二十万以下时，应酌量增 加。在全部采样点中应有一定的点数，选在水质易受污染的地点和管网系统陈旧部分等处。
　　 每一采样点，每月采样检验应不少于两次，细菌学指标、浑浊度和肉眼可见物为必检项目。其它指标可根据当地水质情况和需要选定。对水源水、出厂水和部分有代表性的管网末梢水至少每半年进行一次常规检验项目的全分析。对于非常规检验项目，可根据当地水质情况和存在问题，在必要时具体确定检验项目和频率。当检测指标超出本规范第4.2节中的规定时，应立即重复测定，并增加监测频率。连续超标时，应查明原因，并采取有效措施，防止对人体健康造成危害。在选择水源时或水源情况有改变时，应测定常规检测项目的全部指标。具体采样点的选择，应由供水单位与当地卫生监督机构根据本地区具体情况确定。
　　 出厂水必须每天测定一次细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群、浑浊度和肉眼可见物，并适当增加游离余氯的测定频率。
　　 自建集中式生活饮用水水质监测的采样点数、采样频率和检验项目，按上述规定执行。
　　 6.4 选择水源时的水质鉴定，应检测本规范第4.2节表1中规定的项目及该水源可能受某种成分污染的有关项目。
　　 6.5 卫生行政部门应对水源水、出厂水和居民经常用水点进行定期监测，并应作出水质评价。

7         本规范由卫生部负责解释。

8　 本规范自二00一年九月一日起施行。