臭氧基础知识.pdf

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1、臭 氧 基 础 知 识 第 一 节：臭 氧 名 词 解 释 1、臭 氧：常 温 常 压 下 是 一 种 淡 蓝 色 腥 臭 味 的 气 体，分 子 式 为 0 3,具 有 极 强 的 氧 化 能 力 与 杀 菌 性 能。2、臭 氧 产 量：即 臭 氧 的 产 率，以 小 时 为 单 位 臭 氧 的 发 生 量。计 量 单 位：mg/h、g/h、kg/h。浓 度 X 流 量 Q 产 量 3、臭 氧 浓 度：单 位 体 积 内 臭 氧 的 含 量。计 量 单 位：mg/L,mg/m 3,ppm4、水 溶 臭 氧 浓 度：臭 氧 溶 于 水 中，单 位 体 积 的 臭 氧 含 量。计 量 单 位：m

2、g/L、ppm5、空 气 应 用 臭 氧 浓 度：用 于 空 气 消 毒 的 臭 氧 浓 度，一 般 在 1-10 mg/m 3。6、环 境 臭 氧 浓 度：环 境 空 气 中 所 含 有 的 臭 氧 浓 度，环 境 质 量 标 准 规 定 的 一 二 三 级 环 境 质 量 标 准 分 别 为 0.12/0.16/0.2 mg/m 3。7、电 耗：不 包 含 空 气 处 理 系 统 的 情 况 下，臭 氧 发 生 器 主 机 每 产 生 1kg臭 氧 的 耗 电 量。（该 单 位 为 评 价 臭 氧 发 生 器 性 能 的 指 标，不 同 于 设 备 的 功 率）。计 量 单 位：kw h/

3、kg038、投 加 量：一 定 单 位 的 液 体 或 气 体 所 投 加 臭 氧 的 量。计 量 单 位：g/m 3、g/T9、单 位 放 电 面 积 的 产 量：放 电 介 质 单 位 面 积 内 所 产 生 的 臭 氧 量，该 指 标 为 评 价 放 电 介 质 性 能 的 指 标。计 量 单 位：g/m 31 0、露 点：为 空 气 干 燥 度 的 指 标，空 气 在 多 少 温 度 下 开 始 出 现 结 露 现 象。计 量 单 位：01 1、进 气 流 量：每 小 时 进 入 臭 氧 发 生 器 放 电 室 中 原 料 气 体 量。计 量 单 位：m3/h1 2、出 气 流 量：从

4、 发 生 器 放 电 室 中 每 小 时 排 出 臭 氧 化 混 合 气 体 的 流 量。计 量 单 位：m 3/h1 3、进 气 压 力：进 入 臭 氧 发 生 器 放 电 室 的 原 料 气 体 的 压 力。计 量 单 位：MPa1 4、光 化 学 产 生 臭 氧 法：利 用 紫 外 光 使 氧 气 分 子 分 解 并 聚 合 生 成 臭 氧 的 方 法。1 5、电 化 学 产 生 臭 氧 法：利 用 直 流 电 源 电 解 含 氧 电 解 质 产 生 臭 氧 的 方 法。1 6、电 晕 放 电 法：利 用 交 变 高 压 电 场 使 含 氧 气 体 产 生 电 晕 放 电，电 晕 中 的

5、 高 能 自 由 电 子 离 解 氧 分 子 并 聚 合 生 成 臭 氧 分 子 的 方 法。1 7、气 隙 放 电 法：电 晕 放 电 的 一 种，其 放 电 区 发 生 在 介 质 层 与 高 压 电 极 或 低 压 电 极 之 间 的 区 域。18、沿 面 放 电 法：电 晕 放 电 的 一 种，其 放 电 区 域 发 生 在 高 压 电 极 边 缘。19、DTA放 电 体：一 搪 瓷 为 主 要 电 介 质 的 臭 氧 放 电 体，具 有 产 量 高，浓 度 高 的 特 点。2 0、电 极：与 具 有 不 同 电 导 率 的 媒 质 形 成 导 电 交 接 面 的 导 电 部 分，在

6、臭 氧 发 生 单 元 中 指 分 布 高 压 电 场 的 导 电 体。2 1、介 质 管（板）：基 本 电 磁 场 性 能 是 受 电 场 作 用 而 极 化 的 物 质 所 构 成 的 零 部 件，在 臭 氧 发 生 单 元 中 系 指 位 于 两 极 之 间，造 成 稳 定 的 辉 光 放 电 的 绝 缘 体。2 2、介 质 强 度：介 质 材 料 能 承 受 而 不 致 遭 到 破 坏 的 最 高 电 场 强 度。2 3、辉 光 放 电：当 电 场 强 度 超 过 某 值 时，以 发 光 表 现 出 来 的 气 体 中 电 传 导 现 象。2 4、臭 氧 发 生 单 元：组 成 产 生

7、 臭 氧 的 最 基 本 元 件，如 以 电 晕 气 隙 放 电 的 臭 氧 发 生 单 元 为 高 压 电 极、地 电 极、介 质、气 隙。2 5、管 式 臭 氧 发 生 单 元：辉 光 放 电 元 件 以 同 心 圆 安 置 的 臭 氧 发 生 单 元。2 6、板 式 臭 氧 发 生 单 元：辉 光 放 电 元 件 以 平 行 板 安 置 的 臭 氧 发 生 单 元。第 二 节：常 用 臭 氧 数 据1、臭 氧 发 生 器 的 规 格 是 按 照 臭 氧 产 生 量 的 多 少 划 分 的。臭 氧 产 量 的 单 位 是 mg/h或 g/h（毫 克/小 时 或 克/小 时）,即 臭 氧 发

8、 生 器 工 作 1小 时 能 够 产 生 多 少 重 量 单 位 的 臭 氧。2、臭 氧 在 空 气 中 的 浓 度 单 位 是 ppm或 mg/m3；臭 氧 在 水 中 的 浓 度 单 位 是 ppm或 m g/L 换 算 方 法：在 空 气 中 时 lppm=2 mg/m3；在 水 中 时，lppm=lmg/Lo3、臭 氧 在 大 气 中 达 到 一 定 的 浓 度 时 就 会 造 成 环 境 污 染。我 国 规 定：在 居 住 环 境，臭 氧 浓 度 超 过 0.1mg/m3时 就 构 成 空 气 污 染；在 作 业 场 所，臭 氧 浓 度 超 过 0.2mg/m3时 就 构 成 污

9、染。4、空 气 中 的 臭 氧 浓 度 达 到 0.01-0.02mg/m3时,人 即 可 嗅 知。5、在 对 食 品 厂、化 妆 品 厂、生 产 车 间、库 房 等 场 所 进 行 消 毒 时，空 气 中 的 臭 氧 浓 度 需 达 到 10-20 mg/m3,并 且 要 密 闭 作 用 30分 钟 的 时 间。消 毒 时 人 不 可 在 现 场。6、常 压 混 合 条 件 下，瓶 装 纯 净 水 用 臭 氧 消 毒 时，通 常 lm3/h水 需 使 用 3g臭 氧，并 且 水 中 臭 氧 浓 度 需 20.3mg/L；对 瓶 装 矿 泉 水 臭 氧 消 毒 时，通 常 lm3/h水 需 使

10、 用 6g臭 氧，并 且 水 中 臭 氧 浓 度 需 20.5mg/L。7、泳 池 水 用 臭 氧 消 毒 时，按 全 池 水 循 环 一 次 时 每 小 时 的 水 流 量 确 定 使 用 臭 氧 量，通 常 是 lm3/h水 使 用 l-2g臭 氧，然 后 再 投 加 少 量 的 消 毒 药 剂。当 lm3/h泳 池 水 使 用 臭 氧 24g时、池 水 不 再 需 要 投 加 消 毒 药 剂，并 且 池 水 会 变 得 清 澈 透 蓝。8、水 产 养 殖 用 水 臭 氧 消 毒 时，通 常 是 按 将 池 水 的 一 半 循 环 一 次 时，每 小 水 的 流 量 来 确 定 臭 氧 使

11、 用 量 的。淡 水 通 常 是 lm 3/h水 使 用 1 g臭 氧，如 果 是 海 水 臭 氧 量 可 提 高 到 1.5-2g。育 苗 阶 段 时、臭 氧 使 用 量 可 适 当 降 低。但 不 论 臭 氧 使 用 量 是 多 少，在 消 毒 过 的 水 流 回 养 殖 池 之 前，水 中 的 臭 氧 含 量 必 须 降 低 到 0.05mg/L 以 下。第 三 节：臭 氧 产 生 原 理 及 方 法 臭 氧 的 产 生 方 法 有 三 种：光 化 学 法，电 解 法，电 晕 放 电 法，其 中 第 三 种 是 大 规 模 臭 氧 应 用 时 采 取 的 主 要 方 法。光 化 学 法-

12、紫 外 线 臭 氧 发 生 器 此 方 法 是 光 波 中 的 紫 外 光 会 使 氧 气 分 子 0 2 分 解 并 聚 合 成 臭 氧 03,大 气 上 空 的 臭 氧 层 即 是 由 此 产 生 的。波 长 入=185nm(10-9 m)的 紫 外 光 效 率 最 高，止 匕 时，光 量 子 被 0 2 吸 收 率 最 大。其 反 应 基 本 过 程 为：02+h r f 0+002+0+Mf 03+Mhr 紫 外 光 量 子 M 一 存 在 的 任 何 惰 性 物 体，如 反 应 器 器 壁、氮、二 氧 化 碳 气 体 分 子 等。使 用 185nm紫 外 光 产 生 臭 氧 的 光

13、效 率 为 130g03/kw-h，是 比 较 高 的。但 目 前 低 压 汞 紫 外 灯 的 电 一 光 转 换 效 率 很 低，只 为 0.6 1.5%，则 紫 外 法 产 生 臭 氧 的 电 耗 高 达 600kwh/kg03,即 1.5g03/kw-h,工 业 应 用 价 值 不 大。紫 外 法 产 生 臭 氧 的 优 点 是 对 湿 度、温 度 不 敏 感，具 有 很 好 的 重 复 性；同 时 一，可 以 通 过 灯 功 率 线 性 控 制 臭 氧 浓 度、产 量。这 两 个 特 性 对 于 臭 氧 用 于 人 体 治 疗 与 作 为 仪 器 的 臭 氧 标 准 源 是 非 常 合

14、 适 的。电 化 学 法-电 解 纯 水 臭 氧 发 生 器 利 用 直 流 电 源 电 解 含 氧 电 解 质 产 生 臭 氧 气 体 的 方 法，其 历 史 同 发 现 臭 氧 一 样 悠 久。八 十 年 代 以 前，电 解 液 多 为 水 内 填 加 酸、盐 类 电 解 质，电 解 面 积 比 较 小，臭 氧 产 量 很 小，运 行 费 用 很 高。由 于 人 们 在 电 极 材 料、电 解 液 与 电 解 机 理、过 程 方 面 作 了 大 量 的 研 究 工 作，电 解 法 臭 氧 发 生 技 术 取 得 了 很 大 进 步。近 期 发 展 的 SPE（固 态 聚 合 物 电 解 质

15、）电 极 与 金 属 氧 化 催 化 技 术，使 用 纯 水 电 解 得 到 14%以 上 的 高 浓 度 臭 氧，使 电 化 学 法 臭 氧 发 生 器 技 术 向 前 迈 进 了 一 大 步。日 本 某 公 司 向 市 场 推 出 了 120g03/h 的 电 解 臭 氧 发 生 器，电 耗 150kw-h/kg03,使 这 种 类 型 产 品 达 到 了 工 业 化 应 用 规 模。我 国 武 汉 大 学 早 期 开 展 了 电 解 臭 氧 技 术 的 研 究，上 海 唐 锋 电 器 公 司 研 究 开 发 了 电 解 法 臭 氧 发 生 器 系 列 产 品，臭 氧 浓 度 可 达 20

16、%,最 大 臭 氧 产 量 为 100g/h。该 产 品 使 用 纯 水 电 解 产 生 臭 氧 后 在 机 内 直 接 与 水 混 合 形 成 4-20mg/L高 浓 度 臭 氧 水，其 规 格 为 高 浓 度 臭 氧 水 供 水 量 由 60L/h到 5000L/h o电 解 法 臭 氧 发 生 器 具 有 臭 氧 浓 度 高、成 分 纯 净、在 水 中 溶 解 度 高 的 优 势,在 医 疗、食 品 加 工 与 养 殖 业 及 家 庭 方 面 具 有 广 泛 应 用 前 景，在 降 低 成 本 与 电 耗 条 件 下 将 与 目 前 应 用 广 泛 的 电 晕 放 电 法 臭 氧 发 生

17、 器 形 成 激 烈 竞 争。图 1 T 电 解 法 产 生 臭 氧 装 置 示 意 图 电 晕 放 电 法-臭 氧 发 生 器 电 晕 放 电 合 成 臭 氧 是 目 前 世 界 上 应 用 最 多 的 臭 氧 制 取 技 术，此 技 术 能 够 使 臭 氧 产 量 单 台 达 500 kg/h以 上。电 晕 放 电 法（无 声 放 电 或 辉 光 发 电 法）就 是 一 种 干 燥 的 含 氧 气 体 流 过 电 晕 放 电 区 产 生 臭 氧 的 方 法。常 用 的 原 料 气 体 有：氧 气 空 气 以 及 含 有 氮、二 氧 化 碳，或 许 还 有 其 他 惰 性 稀 释 气 体 的

18、 含 氧 混 合 气 体。臭 氧 的 产 生 机 理:虽 然 有 若 干 机 理 可 能 同 电 晕 内 臭 氧 的 形 成 有 关，但 式 特 殊 反 应 途 径 被 认 为 是 主 要 的 e+02-20+e 利 用 高 速 电 子 轰 击 氧 气，其 分 解 成 氧 原 子。高 速 电 子 具 有 足 够 的 动 能（6 7eV）,紧 接 着 通 过 三 体 碰 撞 反 应 形 成 臭 氧。0+02+M f 03+M 式 中 M是 气 体 中 任 何 其 它 气 体 分 子，不 过 与 此 同 时，原 子 氧 和 电 子 也 同 样 同 臭 氧 反 应 形 成 氧 气。0+03-202

19、e+03 f 0+02+e此 外，电 晕 内 的 气 体 是 处 于 可 促 进 臭 氧 分 解 反 应 的 高 温 下，所 以 净 臭 氧 产 量 或 出 口 产 气 组 成 是 形 成 和 分 解 臭 氧 所 有 反 应 的 总 和。净 产 率 依 众 多 因 素 而 变，包 括：原 料 气 的 氧 气 含 量 和 温 度、原 料 气 含 的 污 染 物、达 到 的 臭 氧 浓 度、电 晕 中 的 功 率 密 度、冷 却 剂 的 温 度 和 流 量 及 冷 却 系 统 的 效 率。这 些 因 素 都 影 响 着 实 用 的、经 济 上 有 吸 引 力 的 臭 氧 发 生 器 和 系 统 的

20、 设 计。1.1 沿 面 放 电-臭 氧 发 生 器 沿 面 放 电 型 发 生 器 原 理 属 于 电 晕 放 电，其 放 电 区 发 生 在 高 压 电 极 边 缘 表 面，由 高 压 闪 络 形 成。沿 面 放 电 区 空 气 电 晕 能 量 集 中，功 率 密 度 较 高，需 要 良 好 的 冷 却。此 型 发 生 器 有 充 惰 性 气 体 定（Ne）或（Ar）的 玻 璃 放 电 管 和 陶 瓷 片 两 种，其 结 构 简 图 如 下：充 气 玻 璃 放 电 管 发 生 器 国 外 称 作 臭 氧 灯，八 十 年 代 初 外 国 远 洋 食 品 冷 藏 船 仓 杀 菌 防 霉 就 使

21、 用 这 种 臭 氧 发 生 器。我 国 邯 郸、大 连 灯 船 舶 工 业 相 关 单 位 首 先 研 制 了 这 种 产 品，做 成 5g/h的 发 生 器 用 于 鸡 蛋、果 蔬 冷 库 消 毒 与 保 鲜。由 于 结 构 简单、工 艺 要 求 低，我 国 很 快 发 展 了 这 种 用 于 医 疗 行 业 和 消 毒 柜 的 微 型 管 式 发 生 器，数 量 很 大，价 格 便 宜。但 经 多 年 实 践 检 验，该 种 发 生 器 大 多 数 寿 命 极 短，一 般 连 续 工 作 几 百 小 时 后 产 生 的 臭 氧 量 即 所 剩 无 几 了。臭 氧 陶 瓷 片 资 料 见

22、于 七 十 年 代 日 本 专 利 文 献，八 十 年 代 鞍 山 静 电 技 术 研 究 院 与 日 方 合 作 引 进 生 产 技 术，北 方 交 通 大 学 与 重 庆 师 范 学 院 同 期 也 合 作 研 制 过 同 类 陶 瓷 片 臭 氧 产 品。九 十 年 代，一 批 公 司 推 出 儿 种 规 格 臭 氧 陶 瓷 片，并 有 以“等 离 子 体 发 生 器”冠 名。陶 瓷 片 结 构 简 单，工 艺 标 准 化 后 价 格 也 会 比 较 低 廉，其 寿 命 比 充 气 玻 璃 管 要 长。鞍 山 静 电 研 究 院 与 成 都 正 邦 公 司 的 产 品 采 用 地 极 被

23、封 闭 陶 瓷、高 压 极 防 氧 化 涂 膜 工 艺，对 提 高 质 量、延 长 寿 命 大 有 好 处。沿 面 放 电 器 件 作 为 医 疗、家 电 产 品 微 型 发 生 器 的 臭 氧 源 具 有 很 大 优 势，其 电 耗 在 40kw h/kgO3上 下，由 于 产 量 在 克 级 以 下，电 耗 高 点 影 响 不 大。作 为 工 业 应 用 产 品 困 难 很 多，电 耗 将 更 高。沿 面 放 电 器 件 产 生 臭 氧 浓 度 低，作 水 净 化 应 用 的 臭 氧 源 较 为 困 难。1.2气 隙 放 电气 隙 放 电 臭 氧 发 生 器 是 目 前 工 业 应 用 最

24、 多，单 机 产 量 最 大，技 术 较 成 熟 臭 氧 产 品。它 分 为 板 式 结 构 和 管 式 结 构 两 种。板 式 结 构 如 图 1。板 式 结 构 臭 氧 发 生 器 以 俄 罗 斯 为 代 表，采 用 冲 压 盘 式 搪 瓷 技 术，放 电 气 隙 小,加 工 精 度 高，臭 氧 浓 度 高，运 行 较 稳 定，工 业 己 有 规 模 应 用。我 国 己 有 企 业 开 始 研 究 此 项 技 术 要 达 到 工 业 应 用 还 需 要 作 很 多 工 作。板 式 结 构 适 合 中 小 型 臭 氧 产 品，大 型 臭 氧 需 要 多 个 放 电 室 串 联 和 并 联 来

25、 实 现 对 系 统 要 求 较 高。管 式 结 构 如 图：管 式 结 构 臭 氧 发 生 器 是 目 前 臭 氧 市 场 广 泛 采 用、最 为 成 熟 技 术 以 奥 宗 尼 亚 和 威 德 高 两 公 司 产 品 为 代 表，占 据 我 国 大 部 分 大 型 机 臭 氧 市 场，在 我 国 已 有 单 机 4 5 k g/h产 品 应 用，国 际 上 己 有 单 台 臭 氧 产 量 500kg/h的 产 品 在 运 行。管 式 臭 氧 发 生 器 一 般 采 用 玻 璃 和 非 玻 璃 两 种 介 质，电 源 采 用 可 控 硅 和 IGBT,频 率 800hz5000hz o 国

26、内 己 有 企 业 采 用 上 述 技 术 生 产 大 型 臭 氧 设 备 单 机 产 量 达 20kg/h。上 述 是 臭 氧 制 取 的 儿 种 方 法 和 基 本 原 理，并 不 代 表 臭 氧 如 此 简 单 产 生，臭 氧 制 取 是 一 个 完 整 系 统。第 四 节：臭 氧 发 生 器 的 分 类 按 臭 氧 产 生 的 方 式 划 分，目 前 的 臭 氧 发 生 器 主 要 有 三 种：一 是 高 压 放 电 式，二 是 紫 外 线 照 射 式，三 是 电 解 式 一、高 压 放 电 式 发 生 器 是 使 用 一 定 频 率 的 高 压 电 流 制 造 高 压 电 晕 电 场

27、，使 电 场 内 或 电 场 周 围 的 氧 分 子 发 生 电 化 学 反 应，从 而 制 造 臭 氧。这 种 臭 氧 发 生 器 具 有 技 术 成 熟、工 作 稳 定、使 用 寿 命 长、臭 氧 产 量 大(单 机 可 达 1Kg/h)等 优 点，所 以 是 国 内 外 相 关 行 业 使 用 最 广 泛 的 臭 氧 发 生 器。在 高 压 放 电 式 臭 氧 发 生 器 中 又 分 为 以 下 儿 种 类 型：1、按 发 生 器 的 高 压 电 频 率 划 分，有 工 频(50-60HZ)、中 频(400-1 OOOHz)和 高 频(1000Hz)三 种。工 频 发 生 器 由 于 体

28、 积 大、功 耗 高 等 缺 点，目 前 已 基 本 退出 市 场。中、高 频 发 生 器 具 有 体 积 小、功 耗 低、臭 氧 产 量 大 等 优 点，是 现 在 最 常 用 的 产 品。2、按 使 用 的 气 体 原 料 划 分，有 氧 气 型 和 空 气 型 两 种。氧 气 型 通 常 是 由 氧 气 瓶 或 制 氧 机 供 应 氧 气。空 气 型 通 常 是 使 用 空 气（如 压 缩 空 气）作 为 原 料。由 于 臭 氧 是 靠 氧 气 来 产 生 的，而 空 气 中 氧 气 的 含 量 只 有 2 1%,所 以 空 气 型 发 生 器 产 生 的 臭 氧 浓 度 比 较 低，同

29、 时 还 会 衍 生 氮 化 物。而 瓶 装 或 制 氧 机 的 氧 气 纯 度 都 在 90%以 上，所 以 氧 气 型 发 生 器 的 臭 氧 浓 度 较 高。在 环 境 消 毒 时、通 常 使 用 空 气 型 发 生 器。在 水 处 理 时，应 优 先 考 虑 氧 气 型 发 生 器。但 如 果 消 毒 饮 用 水 时，发 生 器 需 要 配 合 旧 式 臭 氧 混 合 塔 使 用，则 只 能 选 用 空 气 型。3、按 冷 却 方 式 划 分，有 水 冷 型 和 风 冷 型。臭 氧 发 生 器 工 作 时 会 产 生 大 量 的 热 能，需 要 冷 却，否 则 臭 氧 会 因 高 温

30、而 边 产 生 边 分 解。水 冷 型 发 生 器 冷 却 效 果 好，工 作 稳 定，臭 氧 无 衰 减，并 能 长 时 间 连 续 工 作，但 结 构 复 杂，成 本 稍 高。风 冷 型 冷 却 效 果 不 够 理 想，臭 氧 衰 减 明 显。大 型 发 生 器 或 重 要 场 所 使 用 的 发 生 器 通 常 都 是 水 冷 式 的。风 冷 一 般 只 用 于 臭 氧 产 量 较 小 的 发 生 器 或 对 发 生 器 性 能 要 求 不 严 格 的 场 所。在 选 用 发 生 器 时，应 尽 量 选 用 水 冷 型 的。4、按 介 电 材 料 划 分，常 见 的 有 石 英 管、陶

31、瓷 板、陶 瓷 管、玻 璃 管 和 搪 瓷 管 等 几 种 类 型。其 中 石 英 管 由 于 具 有 介 电 常 数 高、壁 厚 均 匀、椭 圆 度 好、耐 高 温、耐 潮 湿 等 特 点 而 最 常 被 一 些 高 性 能 的 臭 氧 发 生 器 使 用。陶 瓷 板 易 脆 裂，只 适 用 一 些 小 型 发 生 器。陶 瓷 管 的 壁 厚 和 椭 圆 度 不 易 控 制，容 易 出 现 放 电 不 均 匀 的 问 题，所 以 使 用 的 不 多。玻 璃 管 和 搪 瓷 管 介 电 常 数 低，耐 高 温 性 能 差，易 炸 裂，只 有 在 一 些 低 端 发 生 器 上 使 用。5、按

32、臭 氧 产 生 部 件 的 结 构 划 分，有 密 闭 式 和 开 放 式 两 种。密 闭 式 发 生 器 的 结 构 特 点 是 密 封 体 本 身 就 是 电 极，臭 氧 能 够 集 中 使 用，如 用 于 水 处 理。开 放 式 发 生 器 的 电 极 是 裸 露 在 空 气 中 的，所 产 生 的 臭 氧 无 法 集 中 使 用，通 常 只 用 于 较 小 空 间 的 空 气 净 化 或 某 些 小 型 物 品 表 面 消 毒。密 闭 式 发 生 器 可 代 替 开 放 式 发 生 器 使 用。密 闭 式 发 生 器 的 成 本 远 高 于 开 放 式 发 生 器。值 得 注 意 的

33、是，现 在 有 些 人 把 开 放 式 发 生 器 硬 性 封 装 起 来，冒 充 密 闭 式 发 生 器。这 样 做 的 结 果 是 由 于 大 量 的 热 量 无 法 及 时 散 发，臭 氧 衰 减 严 重，发 生 器 也 很 快 烧 损。二、紫 外 线 式 臭 氧 发 生 器 是 使 用 特 定 波 长(185mm)的 紫 外 线 照 射 氧 分 子，使 氧 分 子 分 解 而 产 生 臭 氧。由 于 紫 外 线 灯 管 体 积 大、臭 氧 产 量 低、使 用 寿 命 短,所 以 这 种 发 生 器 使 用 范 围 较 窄，常 见 于 消 毒 碗 柜 上 使 用。三、电 解 式 发 生

34、器 通 常 是 通 过 电 解 纯 净 水 而 产 生 臭 氧。这 种 发 生 器 能 制 取 高 浓 度 的 臭 氧 水，制 造 成 本 低，使 用 和 维 修 简 单。但 由 于 有 臭 氧 产 量 无 法 做 大、电 极 使 用 寿 命 短、臭 氧 不 容 易 收 集 等 方 面 的 缺 点，其 用 途 范 围 受 到 限 制。目 前 这 种 发 生 器 只 是 在 一 些 特 定 的 小 型 设 备 上 或 某 些 特 定 场 所 内 使 用，不 具 备 取 代 高 压 放 电 式 发 生 器 的 条 件。综 上 所 述，选 用 臭 氧 发 生 器 应 优 先 考 虑 以 下 因 素：

35、中 高 频 高 压 放 电 式、石 英 介 电 管 结 构、水 冷 却、氧 气 型、密 闭 式。第 五 节：臭 氧 特 性(1)臭 氧 的 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 气 高 约 1 3倍，比 空 气 高 2 5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 气，在 纯

36、 水 中 分 解 较 慢。臭 氧 的 密 度 是 2.14g1(0 C,0.IM P)o 沸 点 是 C,熔 点 是-192 C o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 的 主 要 物 理 性 质 列 于 表 1-1 o 臭 氧 在 不 同 温 度 下 的 水 中 溶 解 度 列 于 表 l-2 o 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。

37、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。表 1:臭 氧 的 主 要 物 理 性 质 项 目 数 值 项 目 数 值 分 子 量 47.99828粘 度（液 态），Mpa S 在 90.2 时 1.56熔 点，c-192.7+(-)0.2表 面 张 力,Mn/m在 77.2K时 43.8沸 点，c-111.9+(-)0.3表 面 张 力，Mn/m在 90.2K时 38.4临 界 状 态（温 度）/c-12.1+(-)0.1

38、等 张 比 容（90.2K）75.7临 界 状 态（压 5.46介 电 常 数（液 态，4.79密 度 固 态(77.4K)力)/Mpa 90.2K),F/m临 界 状 态(体 积)/(cm3/mol)147.1 偶 极 距，C-m(D)1.84*10(0.55)临 界 状 态(密)/(g/cm3)0.437热 容(液 态，90-150K),F/m1.778+0.0059(T-90)密 度 气 态(0C,0.IMpa)/(g/1)2.144摩 尔 气 化 热，在 161.1K 时 14277密 度 液 态(90K)/(g/cm3)1.571摩 尔 气 化 热，在 90K时 152821.728

39、摩 尔 生 成 热,-144/(g/cm3)KJ/mol粘 度（液 态），MpaS 在 77.6K 时 4.17表 2:臭 氧 在 水 中 的 溶 解 度40 0.2850 0.1960 0.16(2)臭 氧 的 化 学 性 质 1.臭 氧 的 化 学 性 质 极 不 稳 定，在 空 气 和 水 中 都 会 慢 慢 分 解 成 氧 气，其 反 应 式 为：203-3 0 2+285kJ(1-2)由 于 分 解 时 放 出 大 量 热 量，故 当 其 含 量 在 25%以 上 时，很 容 易 爆 炸。但 一 般 臭 氧 化 空 气 中 臭 氧 的 含 量 很 难 超 过 10%,在 臭 氧 用

40、于 饮 用 水 处 理 的 较 长 历 史 过 程 中，还 没 有 一 例 氧 爆 炸 的 事 例。含 量 为 1%以 下 的 臭 氧，在 常 温 常 压 的 空 气 中 分 解 半 衰 期 为 1 6 h左 右。随 着 温 度 的 升 高，分 解 速 度 加 快，温 度 超 过 100 时，分 解 非 常 剧 烈，达 到 270 高 温 时，可 立 即 转 化 为 氧 气。臭 氧 在 水 中 的 分 解 速 度 比 空 气 中 快 的 多。在 含 有 杂 质 的 水 溶 液 中 臭 氧 迅 速 回 复 到 形 成 它 的 氧 气。如 水 中 臭 氧 浓 度 为 6.25X10-5 mol/L

41、(3mg/l)时,其 半 衰 期 为 5 30min,但 在 纯 水 中 分 解 速 度 较 慢，如 在 蒸 储 水 或 自 来 水 中 的 半 衰 期 大约 是 20min(20),然 而 在 二 次 蒸 储 水 中，经 过 85min后 臭 氧 分 解 只 有 10%,若 水 温 接 近 0 C 时，臭 氧 会 变 得 更 加 稳 定。臭 氧 在 水 中 的 分 解 速 度 随 水 温 和 P H 值 的 提 高 而 加 快，图 1-3为 PH=7时,水 温 和 分 解 速 度 的 关 系，图 1-4为 20,PH和 分 解 速 度 的 关 系。为 提 高 臭 氧 利 用 率，水 处 理

42、过 程 中 要 求 臭 氧 分 解 得 慢 一 些，而 为 了 减 轻 臭 氧 对 环 境 的 污 染，则 要 求 处 理 后 尾 气 中 的 臭 氧 分 解 快 一 些。2.臭 氧 的 氧 化 能 力 臭 氧 得 氧 化 能 力 极 强，其 氧 化 还 原 电 位 仅 次 于 F 2,在 其 应 用 中 主 要 用 这 一 特 性。从 表 1-5中 看 出。从 表 1-5可 知，臭 氧 的 标 准 电 极 电 位 除 比 氟 低 之 外，比 氧、氯、二 氧 化 氯 及 高 镒 酸 钾 等 氧 化 剂 都 高。说 明 臭 氧 是 常 用 氧 化 剂 中 氧 化 能 力 最 强 的。同 时,臭

43、氧 反 应 后 的 生 成 物 是 氧 气，所 以 臭 氧 是 高 效 的 无 二 次 污 染 的 氧 化 剂。表 1-5氧 化 还 原 电 位 比 较 名 称 分 子 式 标 准 电 极 电 位/m v 名 称 分 子 式 标 准 电 极 电 位/mv氟 F2 2.87 二 氧 化 氯 C10 2 1.50臭 氧 03 2.07 氯 C1 2 1.36过 氧 化 氢 H202 1.78 氧 0 2 1.23高 镒 酸 钾 Mn04-1.673.臭 氧 的 氧 化 反 应 a、与 无 机 物 的 氧 化 反 应 臭 氧 与 亚 铁 的 反 应 臭 氧 与 Mn2+的 反 应 臭 氧 与 硫 化

44、 物 的 反 应(4)臭 氧 与 硫 氟 化 物 的 反 应 臭 氧 与 鼠 化 物 的 反 应 总 反 应 为：(6)臭 氧 与 氯 的 反 应 b、臭 氧 与 有 机 物 的 反 应臭 氧 在 水 溶 液 中 与 有 机 物 的 反 应 极 其 复 杂，下 面 仅 以 大 家 公 认 的 儿 种 反 应 式 列 出 以 供 参 考。臭 氧 与 烯 煌 类 化 合 物 的 反 应 臭 氧 容 易 与 具 有 双 链 的 烯 煌 化 合 物 发 生 反 应，反 应 历 程 描 述 如 下：式 中 G 代 表 O H、0CH3、0CCH3等 基。反 应 的 最 终 产 物 可 能 是 单 体 的

45、、聚 合 的、或 交 错 的 臭 氧 化 物 的 混 合 体。臭 氧 化 物 分 解 成 醛 和 酸。臭 氧 和 芳 香 族 化 合 物 的 反 应 臭 氧 和 芳 香 族 化 合 物 的 反 应 较 慢，在 系 列 苯 蔡 菲 嵌 二 蔡 意 中，其 反 应 速 度 常 数 逐 渐 增 大。其 对 核 蛋 白(氨 基 酸)系 的 反 应 对 有 机 氨 的 氧 化 臭 氧 在 下 列 混 合 物 的 氧 化 顺 序 为 链 烯 煌 胺 酚 多 环 芳 香 煌 醇 醛 链 烷 煌 c、臭 氧 的 毒 性 和 腐 蚀 性 臭 氧 属 于 有 害 气 体，浓 度 为 6.25X10-6 mol/L

46、(0.3mg/m3)时，对 眼、鼻、喉 有 刺 激 的 感 觉；浓 度(6.25-62.5)X10-5 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 3.125X10-4 1.25X10-3 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 1.748X10-7 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

47、此，臭 氧 浓 度 的 允 许 值 定 为 4.46X10-9 mol/L(0.lppm)8h.由 于 臭 氧 的 臭 味 很 浓,浓 度 为 4.46X10-9 mol/L(0.Ippm)时，人 们 就 感 觉 到，因 此，世 界 上 使 用 臭 氧 已 有 一 百 多 年 的 历 史，至 今 也 没 有 发 现 一 例 因 臭 氧 中 毒 而 导 致 死 亡 的 报 道。臭 氧 具 有 很 强 的 氧 化 性，除 了 金 和 粕 外，臭 氧 化 空 气 儿 乎 对 所 有 的 金 属 都 有 腐 蚀 作 用。铝、锌、铅 与 臭 氧 接 触 会 被 强 烈 氧 化，但 含 铭 铁 合 金 基

48、 本 上 不 受 臭 氧 腐 蚀。基 于 这 一 点，生 产 上 常 使 用 含 25%C r 的 格 铁 合 金(不 锈 钢)来 制 造 臭 氧 发 生 设 备 和 加 注 设 备 中 与 臭 氧 直 接 接 触 的 部 件。臭 氧 对 非 金 属 材 料 也 有 了 强 烈 的 腐 蚀 作 用，即 使 在 别 处 使 用 得 相 当 稳 定 得 聚 氯 乙 烯 塑 料 滤 板 等，在 臭 氧 加 注 设 备 中 使 用 不 久 便 见 疏 松、开 裂 和 穿 孔。在 臭 氧 发 生 设 备 和 计 量 设 备 中，不 能 用 普 通 橡 胶 作 密 封 材 料，必 须 采 用 耐 腐 蚀

49、能 力 强 的 硅 橡 胶 或 耐 酸 橡 胶 等。第 六 节：臭 氧 的 用 途 第 七 节：臭 氧 浓 度 与 作 用 根 据 清 华 大 学 编 的 臭 氧 技 术 应 用 文 集 一 书，将 有 关 臭 氧 应 用 浓 度 按 安 全 浓 度 空 气、应 用 浓 度、水 中 应 用 浓 度、环 境 浓 度 及 感 知 浓 度，分 类 摘 录,以 便 在 应 用 中 查 找。安 全 浓 度 人 们 允 许 接 触 的 臭 氧 浓 度 不 大 于 0.2mg/m3。臭 氧 工 业 卫 生 标 准：国 际 臭 氧 协 会：0.1 ppm,接 触 10小 时 美 国：0.1 ppm,接 触 8

50、 小 时 德、法、日 本：0.1 ppm中 国：0.15ppm 家 用 臭 氧 消 毒 柜 外 臭 氧 泄 漏 量 不 得 超 过 0.2mg/m3（指 1.5米 以 外），消 毒 一 个 周 期 后 残 留 浓 度 不 得 大 于 0.2mg/m3。动 物 试 验 表 明，臭 氧 毒 性 的 起 点 浓 度 为 0.3ppm,而 人 对 空 气 中 臭 氧 可 嗅 知 的 浓 度 为 0.02 0.04ppm,根 据 臭 氧 对 肺 功 能 毒 性 的 试 验 结 果，提 出 1.5 2.Oppm为 臭 氧 允 许 浓 度 的 上 限。卫 生 部 规 定 臭 氧 最 高 允 许 浓 度 为