对开发臭氧型洗衣机的探讨

【文章由臭氧专家朱汉衡先生发表于《家用电器》1999年第5期（总第201期）】

国内洗衣机行业许多厂家正在开发臭氧型洗衣机。由于臭氧应用于家电刚刚起步，有关臭氧的作用和臭氧的应用技术还未得到人们充分认识，诸如臭氧的安全浓度、多大的臭氧量才能在洗衣水中起到杀菌、消毒的效果等技术上的问题，一直困扰着臭氧的开发和应用。这里仅想就臭氧型洗衣机的具体开发、应用做些探讨。

臭氧型洗衣机是利用臭氧的杀菌、消毒、去污、除臭的特性，消除脏污衣物上的细菌、病毒交叉感染，并净化洗衣粉的残留量，避免对人体产生刺激。如果洗衣水里的臭氧浓度达到一定程度，还可相对减少洗衣粉的投放量。目前我国开发的家用型臭氧洗衣机，大都是杀菌、消毒为主要目的。一台洗衣机配有一台臭氧发生器，由发生器产生臭氧气体从洗衣桶底部通人水里．经波轮旋转或滚筒搅拌混合成一定浓度的臭氧水，就可对洗涤中的衣物进行杀菌、消毒。那么，臭氧又是如何杀菌、消毒的呢？

我们知道，臭氧(03)是氧气(02)的同素异构体，在水中时刻发生还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧(0)和羟基(OH)。羟基(OH)是强氧化剂、催化剂，羟基的氧化还原电位为2．80V，与已知最强氧化剂一组的氧化能力相当。它可以分解一般氧化剂难以破坏的有机物，而且反应完全、速度快，这就是臭氧的去污机理。另外，原子氧(Ｏ)和羟基(OH)还能分解细菌的细胞壁、扩散穿入细胞内，氧化破坏细胞内的酶而致死病原菌。另有人认为，臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿人菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡。

在臭氧应用过程中，人们首先想到的是臭氧的安全浓度。国家卫生部规定的臭氧安全浓度为0.02ppm，工业卫生标准为0.15ppm，劳动保护部门规定在安全浓度下允许工作不超过10小时。然而，人们能闻到的臭氧浓度一般为0.02ppm，离安全浓度还相差甚远。由于臭氧有强烈刺激性，人们在感到不适时早已避开，因此在使用过程中一般不会出现中毒现象。在开发臭氧型洗衣机中，不正确认识安全浓度或因顾虑臭氧安全浓度问题降低臭氧发生量，都是不科学的。

一般情况下，洗衣机水中不会逸出大量的臭氧，除非发生器的臭氧产生过大(如在2g/h以上)。因为臭氧气体从洗衣桶底部冒上来，经波轮旋转或滚筒搅拌后，已基本溶解在水中，不会再逸出来。臭氧在水中的溶解度可达几十毫克/升，饱和度很高，因此随气泡逸出的

臭氧量很少。即使有少量能闻到的臭氧一般也不会影响使用安全，还会对周围的空气有净化作用。

为了达到杀菌和消毒目的，水中的臭氧浓度必须保持在0.1～0.5mg/L。这一浓度是开发臭氧型洗衣机的主要技术指标。

由于气相臭氧向液相水的传递与臭氧浓度为正向相关关系，所以发生器产生的臭气浓度至少应1000mg/m3以上。在水中要保持一定的臭氧浓度，还要考虑影响臭氧浓度的其它因素如水温、PH值、水中的杂质等。其中水中的杂质对臭氧浓度影响最大，因为有相当一部分臭氧消耗在对它们的氧化分解上。一般杂质每增加lmg，则要多消耗臭氧2～4mg。综合几方面的因素，要在水中保持一定的臭氧浓度达到杀菌、消毒的效果。除提高发生器的臭氧浓度外，还要提高臭氧的产生量。以容量为50L、工作20分钟的洗衣机为例，发生器的产生量应在150mg/h以上为宜，而出气量则在100～180L/h之间。

在确定了臭氧发生量这一关键的指标之后，开发臭氧型洗衣机的另一件不可忽略的技术问题是，臭氧发生器中气泡泵的排气量和压力的稳定性之间的关系。它也直接影响到臭氧的浓度和发生量。假设气泵的排量过大，臭氧随大量气泡跑出来，和水的混合程度就降低了。但是，排气量小也不一定可以提高水中的臭氧浓度。这是因为目前用于洗衣机上的臭氧发生器，大都采用高频陶瓷片作为臭氧发生元件。发生片被密封在一个气室内，它在产生臭氧的过程中也产生一定的热量，当排气量过少，温度就上升快，这就会加速臭氧还原。所以，确定气泵的出气量及其稳定性就是一个重要的技术问题。另外，气泵压力自身的稳定性也很重要。目前臭氧发生器中的气泵大都是无负载时可达200L/h，如果将出气口放置50cm水下时，则排气量仅达每小时几十升。由于压力不稳定，当旋转的水流顺着出气方向，出气量大；逆着出气方向旋转时，因出气受阻使得出气量变小，这也影响臭氧的发生量和浓度。

最后建议，在选择臭氧发生器的发生量和浓度时，务必做有关杀菌、消毒的试验。让试验数据进一步来确定相关指标，使开发出的臭氧型洗衣机确实具备杀菌、消毒的效果，让臭氧技术能更好地为家电产品配套服务。