臭氧的作用及应用

　　高空大气中的臭氧是保护人类免遭太阳光中紫外线强烈侵袭的屏障。作为物质存在的臭氧既是强氧化剂又是强催化剂，它具有杀菌消毒、漂白、脱色、除臭和去味等氧化分解作用。目前，臭氧技术已在医学、卫生、食品、饲养业、养殖业、食品贮藏保鲜、化工生产、大气净化、污水处理和饮用水杀菌消毒等行业广泛应用，并取得了显著效果。

臭氧的作用

　　臭氧是一种具有特殊刺激性气味的不稳定气体。它可在地球同温层内光化学合成，但在地平面上仅以极低的浓度存在。在常温常压下，它显淡蓝色，略溶于水，其溶解度比氧大13倍，比空气大25倍。

　　臭氧具有强氧化作用，在一般的工业和民用产品中都有严格的标准。臭氧浓度的允许值为4.46×10^-9mol/L。因臭氧的特殊刺激气味，当浓度为4.46×10^-9mol/L时，人就感觉到了。所以，世界上使用臭氧已有百年的历史，却至今尚未发现因臭氧而中毒的事件。

　　臭氧是人类已知的仅次于氟的第2位强氧化剂，它在一定浓度下能与细菌、病毒等微生物产生生物化学氧化反应。臭氧具有很高的能量，很不稳定，在常温常压下分子结构易变，很快自行分解为氧气和单个氧原子。而单个氧原子具有很强的活性，对细菌、病毒等微生物有较强的氧化作用。

　　臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，并直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏。

　　臭氧还可以渗透细胞膜组织、侵入细胞膜内作用于外膜质蛋白和内部的质多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶锯死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、支原体及热原(内毒素)等溶解变性死亡。综观微生物灭菌技术，从原理上可分为YJ、杀菌和溶菌3种。而臭氧灭菌消毒属于溶菌剂，可以彻底、性地消灭物体内部所有微生物。

　　臭氧消毒灭菌方法与常规消毒灭菌相比具有GX性、高洁净性、方便性和经济性等特点。臭氧消毒是以空气为媒质，不需要其他任何辅助材料和添加剂。进行消毒时，臭氧发生器产生一定量臭氧，在相对密封的环境下，扩散均匀，包容性好，克服了紫外线杀菌存在的诸多死角，可达到全方位快速GX消毒灭菌的目的。

　　另外，臭氧的灭菌谱广，既可杀灭细菌繁殖体、甲乙型肝炎病毒、真菌等多种病毒，还可破坏肉毒杆菌和毒素等，特别是在一些流行性病毒的预防和控制工作中，臭氧消毒已经引起广泛关注。臭氧快速自然分解为氧的特性，是其消毒灭菌机理的独特优点。臭氧是利用空气中氧气产生的，消毒氧化过程中，多余氧原子在30min后叉结合成氧分子，不存在任何残留物，解决了消毒剂消毒方法产生的二次污染问题，省去了消毒残留物的再次清洁工作，因此这种消毒方法具有广泛的适用性。

　　臭氧并不是药，但却是一种能使人体恢复健康的有效的ZL手段，它可以增强人体的免疫系统。在英国，臭氧疗法是一门新兴的技术，只有极少数医生将其应用于临床实践。在美国.使用的也不是很多。但是在欧洲，特别是德国，超过7000名医生平时就使用这种疗法。

　　现在，人们对臭氧在生物体中的不同作用方式已经十分了解，其效果与过氧化物的浓度有关。由于过氧化物的存在，臭氧才具有显著的杀菌效果。对于虚弱的受感染细胞，它抵抗不了过氧化物的作用，因而病毒就会被杀死;而正常细胞，由于酶的保护，臭氧还可以将它激活，从而加强了细胞的抗侵入能力。哺乳动物组织的存活与健康均依赖于充足的氧气摄人量。由于臭氧能够优化组织的氧化基因，因而具有ZL和保护的双重功能，它对每个人都是有益的。

　　臭氧疗法是非常安全的，临床应用没有发现什么不良反应。随着臭氧知识的普及，以及人们生活水平的提高，毫无疑问，臭氧技术的应用会更加广泛。

臭氧的应用——水处理应用

　　臭氧具有强氧化性，可杀灭各种对人体有害的细菌、病毒;臭氧可切断有机物中的不饱和键，分解色素、杀虫剂、氰化物、苯酚等有机物，消除异味;臭氧可氧化重金属元素为不溶于水的化台物，如铁、锰、铅、铜、锡、金、银，使其沉淀除去，因而臭氧在水处理领域中有着广泛的应用。

　　臭氧应用Z典型、Z成功的领域是饮用水处理和瓶装水处理。传统方法采用氯净化饮用水，但氯同有机物反应可产生以三卤甲烷为代表的多种致癌物质，造成2次污染。臭氧可以消除这种不利的影响，是一种理想的替代药剂。

　　1906年，法国首次将臭氧用于饮用水的消毒杀菌、漂白、除味;1977年，世界上有1000多个自来水厂用臭氧净化自来水，其中法国就有593个;1980年加拿大蒙特利尔建立起用300kg/h的臭氧设备处理203Mt/d的自来水厂。目前，欧洲主要城市基本上普及了用臭氧消毒净化自来水。

　　臭氧在矿泉水、纯净水等瓶装水处理中有着独特的优势。例如，矿泉水产品不能加防腐剂，不能加热杀菌消毒，而且生物指标要达到“双零”，所以对杀菌消毒方法的要求十分苛刻。紫外臭氧联合消毒的方法可解决这个难题，是国内外矿泉水生产中应用Z广泛、效果Z好的方法。

　　臭氧还广泛应用于其他水处理领域，例如，目前的臭氧游泳池水处理技术已十分成熟，欧美等围普遍采用该法。传统方法主要采用氯、硫酸铜等化学药剂处理游泳池水，造成了2次污染。臭氧处理可基本克服以上缺陷，而且成本低、水质保持期长。

　　臭氧也可用于养殖水处理，经济效益非常明显。养殖水水质易出问题.水中细菌、病毒对鱼、虾类的生长也有很大的危害。臭氧处理养殖水，不仅YZ细菌和病毒的生长，还可以降解有机物，降低化学需氧量(COD)和生物需氧量(BOD)，极大的改善了水质。

　　臭氧还可处理厂矿企业中普遍使用的循环冷却水。循环冷却水中存在一种对人体危害极大的格兰氏阴性病原体，臭氧不仅可以杀死这种病原体，还具有缓蚀、阻垢、灭藻，节水、无污染、成本低等诸多优点。

臭氧的应用——工业应用

　　臭氧的强氧化性使其在工业中有着广泛的应用，如漂白、化学合成、分离、预处理等，而且较传统的方法有着独特的优势。

　　1、臭氧是造纸(纸浆)工业、纺织(丝织品)工业、高龄土(粘土)工业中理想的漂白药剂

　　造纸工业中，随着纸浆漂白剂替代物的不断更新，臭氧将成为shou选的漂白剂。1997年底全世界有14家造纸工厂采用臭氧漂白纸浆，到2001年中期，这个数字增加到了25个。

　　高岭土漂白工业中，天然高岭土受有机物和铁等杂质的影响，颜色介于黄色和棕色之间。臭氧可以漂白这种颜色，使生产的婴儿粉、化妆品更洁白、更具吸引力。

　　在纺织工业中，臭氧可快速氧化靛青等色素，通过喷洒臭氧可在织物上产生斑点的效果。

　　2、臭氧在化学合成和化学分离中有着广泛的应用

　　在同有机物的反应中，臭氧可发生一系列分解反应，生成的有机臭氧化物和过氧化物可作为化学反应中重要的中间产物，因此可用来合成多种化工原料、化工产品。

　　如用臭氧的氧化烷烃制取脂肪酸，产物比传统锰化合物氧化的方法更透明、纯度更高;用叔胺制取氧化胺，用二烷基硫醚制取硫化物和砜，用香草醛制取丁香酸;用油酸制取壬二酸和壬酸;用石蜡制取高纯度脂肪酸。此外，ESSO公司注册的ZL介绍了臭氧分离原油中未溶解的碳氧化合物的方法。

　　臭氧在同无机物的反应中，即使条件较为困难也可轻易的将金属离子氧化到一个更高价态，使溶解于水的金属盐类变为不易溶解于水的物质，采用沉降和过滤的方法就可分离。如从铀矿中回收钒和从镍盐中分离钴。这种方法避免了其他离子的交叉污染，而且保持较高的分离速度。

　　在核工业中，铀、铪、锆、钍、钚等元素很难从它们的硝酸溶液中分离出来，而且溶解这些元素的溶液中通常有氯化物，腐蚀性很强，极易腐蚀容器。臭氧在330K～350K可分解盐酸，消除了这种不利影响。

　　3、臭氧在工业中其他多种用途

　　①臭氧可对塑料-铝箔表面进行预处理，氧化表面的极性有机物，增加了使两种材料结合的化学键的数量，使两种物质结合得更牢固;

　　②半导体工业中，臭氧可清洗半导体器件，清除表面的有机污物(碳氢化合物);

　　③臭氧气体可在铝表面形成致密的氧化物薄膜，提高了铝的抗腐蚀能力，比传统氧气氧化的方法速度更快、耐腐蚀能力更强;

　　④臭氧可辅助化学分析，如半导体工业中，紫外线-臭氧法可消除外部碳氢化合物的影响，使得注入其它离子时可以准确测量出注入的纯碳的含量;

　　⑤臭氧可再生聚合催化剂，如丙烯低聚合反应过程中，硅骨架催化剂会发生焦化，降低了催化剂的性能，但150℃臭氧可清除焦化形成的软、硬焦炭，恢复催化剂的性能;

　　⑥许多欧洲大汽车公司还将臭氧用于回收利用切削油，清除在油层表面繁殖的微生物。

臭氧的应用——YL卫生事业应用

　　臭氧是一种GX广谱杀菌剂，它可氧化细菌、真菌等菌体的蛋白质外壳，杀灭细菌繁殖体和牙孢、病毒。对于Z常见的大肠杆菌、粪链球菌、金黄色葡萄球菌等，杀灭率在99%以上。而且由于臭氧气体弥散性好，不存在紫外线照射不到的“阴影区”，消毒效果更佳。因此臭氧广泛的应用于YL卫生事业的各个方面。

　　1、臭氧在YL卫生系统中可用来消毒杀菌

　　臭氧可以对手术室、YL器具和有关人员的物品进行消毒杀菌，保持YL系统的卫生，也可用来ZL疾病。在我国臭氧主要用来对病房、手术室的空气进行消毒，在国外臭氧还用来尝试ZL各种疾病。如脚气、口腔疾病、皮肤病、静脉曲张、妇女疾病等。德国、瑞士、俄罗斯等国的医生，在治理口腔疾病时，用臭氧水保持腔清洁;也有医生用臭氧结合放射疗法ZL癌症。

　　2、日常生活中臭氧的利用

　　臭氧可对瓜果、蔬菜、肉类、餐具等进行杀菌消毒处理，降解瓜果、蔬菜表面残留含磷农药，保障人体健康;臭氧可处理被褥、衣物、地毯、家具，清除卧室、客厅、厨房、卫生同等处的异味，保持环境卫生。例如，日本一项Z新的技术采用臭氧结合负离子发生器、加热器去除被褥的螨、壁虱。

　　臭氧还可用于大规模空气净化系统(如办公楼，旅馆，饭店，娱乐场，飞机场等)。例如，国外有论文详细介绍了臭氧替代传统活性炭系统在空凋系统中的应用，不仅可除去不良气味，成本也较低廉。

　　3、臭氧在保健方面的独特作用

　　采用臭氧水洗浴可以清洁，保养皮肤;用臭氧水冷敷、浸泡烫伤、割伤、撞伤，可加速伤口愈合;用臭氧水清洗头发可去除头屑.清除头发毛孔处的污垢，使头发变得乌黑亮丽。

　　4、臭氧在洗衣领域的应用

　　传统洗衣方法不仅使用大量化学药品、耗费大量能量，而且产生多种废物、废液。臭氧作为一种新型的洗衣方法改变了这种局面。Z新的臭氧洗衣系统不仅可以降低加热能耗(70%～90%)、减少化学药剂用量(60%～65%)，而且可回用大部分洗衣水，改善废水质量(30%～50%)，从而缩短了洗衣时间，提高了工作效率(10%～40%)。

臭氧的应用——农业、养殖业应用

　　农业中臭氧正逐渐成为一种新兴的药剂。

　　1、臭氧可作为大棚作物的除草剂

　　大棚种植主要利用温室效应提高土壤的温度，杀灭各种害虫。但天气变化的不确定性和温度升高带来的种子诱导发芽等问题，影响了这种技术的应用与推广。有研究表明：采用较少剂量的臭氧和较低的施用频率就可以完全控制紫蓑衣草(这种杂草在温暖的环境下生长迅速，在美国被认为Z难控制)，从而解决了这个问题。

　　2、臭氧可作为甲基溴化物的替代品

　　臭氧可替代甲基溴化物熏蒸土壤，控制病菌(如真菌、线虫类)的繁殖，提高农作物的产量。有实验表明，用臭氧处理土壤，胡萝卜、土豆、花椰菜、草莓、花、果类的产量提高了50%～70%。

　　3、养殖业中臭氧的使用

　　养殖业中臭氧可用来杀菌消毒、灭活菌类、保护养殖个体的生长，而且其产生的活性粒子可促进养殖活体的新陈代谢，提高其生长速率。

　　在鱼类养殖中，臭氧能循环净化养殖水，避免外来水的污染及病毒感染。尤其在冬季，北方可省去加热养殖水的能耗，大夫降低了成本。

　　养禽业用臭氧水喷淋鸡舍的地板和饲料槽，不仅可杀死大量细菌、病毒，还能促进禽类的生长：用适当浓度的臭氧水喷淋鸡种蛋，可提高孵化率。

臭氧的应用——食品工业

　　1、臭氧可用于食品加工过程中的消毒杀菌

　　如对食品容器、食品机械、加工车间进行杀菌消毒，保持生产路线的清洁。国外的红酒酒厂就将臭氧用于酒桶、洒池、生产设备和厂房的清理;日本的一项ZL采用紫外灯产生的臭氧对生产过程使用的鞋进行杀菌消毒处理，保持生产环节的清洁卫生。

　　2、臭氧可用于食品保存、防腐。

　　臭氧可和蔬菜、水果呼吸放出的乙烯(水果、蔬菜的催熟剂)反应，大大延长了新鲜食品的保鲜期。

　　①臭氧可延缓运输过程中香蕉的成熟;

　　②臭氧水可控制柑橘果实霉菌的繁殖，极大的YZ受感染的果实中病菌孢子的形成;

　　③在肉类工业中，早在20世纪70年代加拿大研究臭氧的科学家就把臭氧用于肉类加工厂示范工程中，臭氧不仅消除了冷却间的异味，使车间的空气变得新鲜清洁，还提高了牛肉的质量;

　　④臭氧水可洗涤鱼、虾、蟹，在常温下有效杀灭大肠杆菌、霉菌等;

　　⑤在冷冻领域中，臭氧可用来处理造冰机底部的微生物，清除微生物分泌的黏液。

　　臭氧可解决人类当前面临的极为紧迫的环境问题，如水污染、空气污染，促进社会经济的发展。因而开发与应用具有绿色特征的臭氧技术，是我国”町持续发展战略”的要求。随着我国改革的深化和经济的飞速发展，人民生活水平不断提高，人们列环境质量的要求越来越苛刻。当人类逐步走进环境时代.臭氧的优势必为人们所认识，必将成为未来治理环境污染的支撑技术之一。