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臭氧的开发与应用

时间:2020-02-16 15:56  来源:未知   作者:朱汉衡   点击:
【文章由臭氧专家朱汉衡先生整理于2002年7月19日讲座稿】

臭氧技术的开发与应用涉及面很广,本讲座主要通过对臭氧技术的发展动态和国内外臭氧应用概况的介绍,帮助大家认识臭氧对人类生活的积极作用。然后通过具体应用实例的讲述,引导大家用好家用臭氧消毒净化器,为改善大家的生活质量发挥更大的作用。

一、臭氧技术及其发展史

“臭氧”这个名词在“保护大气臭氧层”的宣传中才被广大的群众所知道。
那么臭氧是一种什么性质的东西呢?它是怎样产生的呢?
一般资料都说臭氧具有特殊的腥臭味,但是含有低浓度臭氧的空气给人是清醒的感觉,如在大海边、瀑布前、森林里、雷阵雨过后那种清新的感觉。
臭氧的发现已有一百多年的历史,最早发现臭氧的是德国科学家舒贝因,他在1840年宣布从雷电中发现了臭氧。此后的六十年里,各国的科学家通过研究确定了臭氧有三个氧原子(○3)组成及其化学特征。同时进行人工产生臭氧的研究与臭氧应用的实验。
从臭氧的分子结构上可以看到,臭氧是氧的高能态存在形式,极不稳定,是一种强氧化剂。他在灭菌、去污、除臭、分解化学物质的过程中还原成氧(○2)或水(H2○), 不产生二次污染。荷兰的一位科学家早就指出:臭氧是天赐的净化剂。自然界假如没有臭氧,人类不知道要遭受多少灾难。据有关资料记载世界各地发生的许多瘟疫。经过一场雷阵雨之后,瘟疫很快销声匿迹。这就是雷雨所产生的几吨级臭氧杀灭了当地空气中病毒细菌、净化了空气。如果用人工合成的净化剂根本无法实现,而且还造成二次污染。
随着科学技术的发展,人类对臭氧的作用越来越重视,应用越来越普及。我国政府及环保部门已经出台有关臭氧技术开发与应用的文件。

二、臭氧应用概况

臭氧应用按用途分为水处理、空气净化、化学氧化、食品加工、医疗几个领域。在世界上,各领域的应用和使用开发都达到了很高水平。臭氧的开发与应用,已形成了一个独立的产业,而且是一个朝阳产业,得到迅速发展。
用途1:水处理
臭氧在水中对细菌、病毒等微生物的杀灭率很高,速度快,几乎是瞬间进行。对水中的有机化合物等污染物质的分解既彻底又不产生二次污染。这是世界上臭氧应用最主要的领域。
大家知道,自来水普遍采用氯来消毒,而氯在水中会产生衍生物,如:氯卤。氯卤是一种致癌物质,因此,象美国、日本目前都在大力发展臭氧处理自来水的水厂。
世界上第一个臭氧水厂于1902年在德国帕德博恩建立。此后,已有几千个臭氧水厂投入运行。在环保意识强烈的欧洲,臭氧水厂已达到普及程度。1980年,加拿大蒙特利尔建立当时世界上最大的臭氧水厂,日供水量230万吨,相匹配的那个臭氧厂每小时能生产300多公斤臭氧,可见规模之大。同时也说明八十年代人类对臭氧应用的重视程度。臭氧产业发展到今天,臭氧发生器单机产量已达到每小时300公斤,足够供应一个中等城市自来水厂消毒使用。
我国自来水产业已开始应用臭氧消毒,但起步晚、规模小。上世纪八十年代,北京、上海、抚顺等地建立几个臭氧水厂。最大的水厂臭氧发生器总产量才15公斤/小时。我国水处理方面应用臭氧最普及的是矿泉水厂、纯净水厂。这些水厂所用的臭氧发生装置,带动发展了一批臭氧设备的生产企业。
臭氧在饮用水消毒净化处理中,大家最关心的一个技术问题是每升水要加多少臭氧才能满足呢?这里做一点提示:
由于水质不同,每升水应达到0.2~0.5mg的溶解度,才能满足灭菌、分解水中污染物质的要求。
臭氧用在水处理领域的另一个典型例子是污水处理。
美国在十九世纪七十年代就开始利用臭氧处理生活污水,现在已达到全面应用的水平。日本、德国、法国近几年都建立了大规模的工业水处理厂利用臭氧对电解废水的净化、水的脱色、纸浆的漂白等方面,极大地改善了环境污染
游泳池水,应用臭氧很普遍。我国许多上等级的游泳池都采用臭氧消毒。经过臭氧消毒的池水特别清澈见底,解决了由氯消毒刺激运动员的眼睛、皮肤的难题。
用途2:空气净化
应用臭氧净化污染的空气,已成为臭氧产业最普及的领域。
国外一些著名的空调器厂家,如日本的三菱公司,通过量化控制,在家用空调器及中央空调器上大量配套臭氧发生器。
在国内,大型密闭的工厂车间、办公室、写字楼都纷纷安装臭氧发生器来灭菌、消毒、净化空气。
在充满恶臭的屠宰场,禽类养殖厂也开始采用臭氧来消除恶臭、杀菌、改善环境、防止瘟疫的发生。
用途3:化学氧化
臭氧作为强氧化剂、催化剂,又不产生二次污染,被广泛应用在化工、石油、造纸、纺织、制药、香料等工业。在我国的上海、天津等香料厂就利用臭氧代替高锰酸钾等氧化剂,提高了产品的纯度、降低了成本。减少了对环境的污染。
用途4:食品行业杀菌保鲜
早在1904年国外就有利用臭氧保鲜牛奶、肉制品的应用。1909年,法国一家冷冻厂正式使用臭氧,对冷冻的肉类表面杀菌储藏。1928年英国人在天津建立“合记蛋厂”时,在打蛋车间就应用臭氧消毒。
美国的冷藏蛋库都有臭氧发生器,提高禽蛋储藏期。
目前我国许多冷库在制冰工艺中加入臭氧,给冰冻的食品杀菌、保鲜除臭。
用途5:医疗应用
在医院,对病房、手术室推广应用臭氧消毒已经很普遍。
目前,医疗用的高压氧仓大都改用臭氧救治病人。
据有关权威资料报道:“臭氧自体血液疗法”正在兴起。这个“臭氧自体血液疗法”可以治疗许多用药物难以治愈的疑难病、如椎脊灰质炎、糖尿病性坏疽疾病。
对于烧伤病利用臭氧水清洗伤口。可以达到十分满意的效果。
综合以上五个领域应用臭氧技术的情况,使我们充分认识到应用臭氧决不是骇人听闻的传说,说明了臭氧真是天赐的净化剂。
这里需要一提的是,国外臭氧家电五花八门,如臭氧型洗衣机、臭氧型空气净化器、臭氧型电风扇、臭氧型电冰箱、臭氧干手机、臭氧吹风机、臭氧饮水机、臭氧净水机等等。

三、人工产生臭氧的方法

人工产生臭氧的方法按原理可分为光化学、电化学、原子辐射和电晕放电几种方法。原子辐射用的极少,这里不做介绍。
工业应用的臭氧大多采用电晕放电原理。
方法1:光化学
光化学是利用光波的中182—185μm的紫外线激活氧分子02,分解并聚合形成臭氧03。大气上空的臭氧层就是由这种波长的紫外线所产生。这种方法产生的臭氧很纯净,无氮氧化物,但受到空间的限制和元器件寿命、效率的影响,未能在工业应用中推广。
方法2:化学法
化学法实际上是电解法。近期发展的技术,是使用纯净水电解产生14%以上的高浓度臭氧。电解法臭氧发生器浓度高、成分纯,在水中溶解度高等优点。但成本高、电耗大、影响了推广应用。
方法3:电晕放电法
电晕放电法的臭氧发生器是目前应用最广泛,市场占有率最高的臭氧发生装置。
这种方法是利用交变高压电场使含氧气体产生电晕放电。电晕产生高能电子分解02分子,经高能电子产生碰撞反应,又聚合成03分子。
电晕放电法的臭氧发生器,根据放电元件的不同又可分为:沿面放电和间隙放电。
沿面放电元件又有两种:一种是在充惰性气体玻璃管外层加网状放电极。采用这种放电管的发生器工艺要求低、结构简单、价格便宜、但寿命不超过二三百小时。目前比较先进的、用得最多的是以陶瓷作为介电质的沿面放电元件。采用这种沿面放电技术的臭氧发生器体积小、但电晕能量集中、容易产生热积累,需要良好的散热措施才能达到高效率。
间隙电晕放电,目前有平面间隙、管状间隙两种发生元件。
上面对臭氧技术发展史,应用概况,人工产生臭氧的方法作了大概的介绍,下面要讲述的:

四、家用臭氧净化器应用实例

臭氧应用非常广泛,这里仅对家用臭氧消毒净化器掇取几个应用实例进行介绍,用户可参考有关资料拓展适用范围。
实例1:水质净化
插上胶管、爆气头。将爆气头放进盛水的容器中直接爆气。一般20㎏水,爆臭氧10~15分钟后,水中的细菌及微生物被杀灭。残氯,重金属离子及其有害物质被分解。达到纯净水的卫生标准。
用户也可以做一次对比实验:用纯净水桶装两桶自来水,按照刚才介绍的方法,给一同水中加臭氧。再待一个小时,经臭氧消毒过的水底部沉积下一层杂物,这就是水中的细菌和污染物。经臭氧氧化分解后,凝絮在一起沉淀下来。另一桶水没什么变化。如果对比喝一下两个桶里的水,经过臭氧消毒的水喝起来清醇可口,而没经臭氧消毒过的水喝起来带有一股泥土味。
养观赏鱼的人深有体会,给鱼缸换水和给鱼除白磷病很麻烦,尤其是贵重的鱼都得小心侍候。如果在鱼缸里应用臭氧,那就轻松如意了。只要每天或隔天直接在鱼缸里爆臭氧,爆臭氧时间看鱼缸大小确定。在鱼缸通臭氧,让臭氧杀灭水中的细菌及藻类微生物,不必投放除鱼病的药物。臭氧在水中灭菌、消毒后生成的氧溶解在水里等于给鱼缸增氧。实际应用证明,在鱼缸里应用臭氧,增氧又除鱼病,不长藻类,保持水质清澈,可永远不换水。
实例2:净化空气
在净化空气时不必插上胶管。
据卫生部门的检测,现代人室内空间污染十分严重,尤其是密闭的室内。如在舞厅、卡拉OK室、包厢、会议室内滞留在空气中的细菌严重超标。地毯中螨虫的排泄物、吸烟形成的烟雾、装修散发的苯、甲醛、油漆等怪味危害着人体健康,在这些地方应用臭氧来杀菌消毒、除臭气、分解化学物质、净化空气效果十分明显。
一般在20m2的室内开机15分钟就可以达到净化效果。室内空间较大可延长开机时间。
这里需要提醒的是:
当臭氧消毒净化器开机一定时间人闻不到臭氧味,说明空气混浊、污染严重,需要继续开机,等四处闻到臭氧味时再停机。因为,臭氧散发到空间以后迅速与空气中的细菌及污染物产生反应,等反应结束后才能闻到臭氧。据有关用户反应,他将臭氧发生器放到卫生间除臭。好长一段时间没有闻到臭氧味,以为发生器出了故障。其实不是发生器出故障,正好证明你的卫生间散发的胺类臭味浓,需要一定量的臭氧才能消除它。
刚装修的房间,散发着化学物质的怪味。厨房中泄漏的煤气味。当你打开臭氧发生器进行消毒除怪味时,应当注意延长开机时间或增加开机次数,在四处闻到臭氧味时才达到效果。
家用臭氧消毒净化器最适合用在医院病房,他不但消除雷素、福尔马林等化学药物恼人的气味。而且杀灭散布在病房中的各种细菌。避免病人交叉感染,改善了空气质量,为病人创造健康的环境。
冰箱中的异味谁都不喜欢。如果用臭氧净化器在冰箱里开机十来分钟保证使你满意。哪怕是臭气冲鼻的冰箱一用就灵。
实例3:给水果蔬菜保鲜、消除表面残留农药
当你买了新鲜水果需要保存几天或一段时间,应该想到用臭氧消毒净化器发挥作用,使用时,将水果如:草莓、桔子、香蕉、梨子等易烂水果放进不漏气的塑料袋。装二、三公斤的水果,用胶管将臭氧引进袋中扎上袋口,冲臭氧5—10分钟,就可延长五、六天的保鲜时间。如果每天冲一次臭氧,连续三次,象桔子之类水果完全可以延长保鲜时间达二、三个月。
种植水果的果农,尤其是种植青菜的菜农为了水果和蔬菜不受虫害,他们大量施洒农药。市售的水果及青菜残留的农药都严重超标。一般的清洗手段都不能奏效。别看残留农药只有一点点,人吃了会日积月累。在身体中积累下来,危害不浅。据英国一家研究机构的报道:积累在动物体内的农药会引起肌体吸钙机能障碍。所以现代人的骨质疏松、缺钙病例增多,有时补钙也无济于事。
其实,利用臭氧有效的去除水果蔬菜表面的残留农药。其方法很简单:
把水果蔬菜泡在水中,把爆气头放在底下,开机爆臭氧10~15分钟,再过10分钟捞出。这种方法不但消除表面残留农药,还能达到保鲜的效果。如果用洗洁精之类清洗剂、无法达到这样的效果,而且还造成二次污染。
实例4:降解肉类食品中的激素、抗生素
人类现代生活所带来的环境污染,反过来严重危害着人类自身的身体健康。喝的水、呼吸的空气、吃的食品令人担忧。
我们平时从市场上购买的猪肉、鸡肉、尤其是鸡肉含有大量的激素和抗生素。据医学报道,喜欢吃鸡腿的孩子出现性早熟现象。为了避免肉类食品中的激素、抗生素对人生的危害。利用臭氧来降解、降低危害性。具体做法:把肉类切成小块,泡在水里,把爆气头放在底下爆臭氧,十多分钟,被臭氧降解过的肉类食品,炒熟吃起来很鲜嫩。
实例5:医疗保健
应用臭氧治病,象上面提到“臭氧自体血液疗法”是一种典型的臭氧治病方法。他必须具备专业设备。
而有了家用臭氧消毒净化器的用户,你可以用它来治疗一些常见的疾病。只要认真去做,效果令你满意。
象治疗香港脚、汗脚、脚臭、湿疹、痤疮、烧伤烫伤就用臭氧消毒净化器泡制臭氧水来治疗。
经常用臭氧水来刷牙漱口,可以治疗牙周炎、口臭。
治疗妇科病、性病方法:是在浴缸里泡澡时把臭氧通到浴缸水里,15~30分钟。会起到比药物治疗还明显的效果。
在浴缸里泡澡时引入臭氧,还可软化皮质角化。消除皮肤黑色素。
这里需要提示一下:所谓臭氧水,是指刚刚用臭氧净化器爆制的水,每升水中达到0.3—0.5mg的臭氧浓度最理想。
臭氧水不但可以用来治疗以上提到的疾病,还可用来喷洒和浇灌室内的花木。还有花店中的插花用臭氧水喷洒或直接插在臭氧水中。经过臭氧喷洒或浇灌的花木,枝叶更青翠、花朵更鲜艳、花期更长久。
家庭中应用臭氧的地方还有很多,比如将餐具装在容器里通上臭氧,可以代替消毒碗柜进行杀菌消毒。还可以对泡在水里的衣物、毛巾、抹布进行消毒除臭。
通过以上臭氧应用实例的介绍,大家可以知道臭氧对人类生活所起的作用。目前虽然臭氧的积极作用已被人们所接受。但是许多人对臭氧仍然存在着一些疑虑和偏见。对臭氧消毒净化器的推广应用形成一道障碍。针对这一问题,我们来讲述本讲座第五个方面:

五、消除臭氧应用的疑虑

有些资料报道了臭氧对人体有某种危害。
那么,臭氧对人体究竟有那些具体危害呢?危害程度又如何呢?世界上有关资料众说纷纭。评说不一。由于臭氧的应用在我国的正面宣传还不十分普及,在客观论证上形成一定的局限性,再加上一些误导不免给人们留下疑虑和偏见。
我们认为,自然界任何一件事、一种物质都有它的两面性,臭氧当然不例外,也有其弊的一面。但是综合世界上应用臭氧的历史,还没出现受臭氧严重危害的实例。跟别的物质相比,臭氧应用的安全性显而易见。按目前臭氧产业发展的形势,使人们认识到这种利弊问题。如同顾虑厨房中不可避免地会发生一点煤气泄漏而不去烧煤气一样被广大用户愿意接受。臭氧在医院病房作为消毒剂,与传统的福尔马林、雷素等产生副作用相比,那算不了什么。通过这些对比,大家的疑虑不难消除。另外,从国家卫生部和美国等国家规定的臭氧安全浓度,可以理解到应用臭氧的安全性。
国家卫生部和美国等国家规定,臭氧在空气中安全浓度为0.1ppm,允许接触时间为10个小时。而人们感知的浓度为0.02~0.04ppm。所以闻到的臭氧浓度高安全浓度有一定的距离。刚接触臭氧的人有一种不适感,但接触几次后会自然适应,真正浓度过高又刺激感觉,你自然想到关机或离开臭氧高浓度区。所以一般使用不会产生副作用。
通过本讲座,能使更多的人了解臭氧,能使广大的用户用好臭氧消毒净化器。改善生活环境,提高生活质量是我们的心愿。
(责任编辑:BEYOKozone)
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