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臭氧的作用机制

2009-09-28 14:43:50 来源:天天宠物网 浏览:520
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1785年荷兰科学家Wan.marun在一次实验中,发现在电火花的作用下会产生一种带腥臭味的气体。1840年,德国科学家Sehonbein把它命名为臭氧。臭氧是氧的不稳定的同素异构体。

一、臭氧不同于其它消毒剂的特性:

(1)不稳定性 易分解成氧,不会造成二次污染;(2)强氧化性 它的这一特性决定它具有极强的消毒效果;(3)易溶于水 这就大大提高了它在水中的消毒效果;(4)它是气体呈游离状态。

二、臭氧的产生

臭氧的产生可采用电晕放电法、电介法与紫外线法。目前应用较多的是电晕放电法和电介法,紫外线法应用较少。

1、电晕放电法:原理是用高压高频电流电离空气或氧气以产生臭氧。其方法是,将空气或氧氧经干燥等预处理,再使之进入放电室电离。该法只能得到含有臭氧的混合气体,不能得到纯的臭氧,且可产生有毒的氮氧化物,目前应用的此类臭氧发生器有板式和管式两种。板式臭氧发生器在高压电极板和低压电极板之间形成放电空间将空气中的氧分子电离成离子,氧离子再和氧分结合成臭氧,其臭氧产量较高;管式臭氧发生器有立管式和圆管式两种,空气或氧气通过管周围电晕放电空间而产生臭氧,但产量较低。

2、电解法:近年国外多采用电解法产生臭氧,该法创始于1840年,其方法是用低压直流电电解水使其在特制的阳极界面,氧化产生臭氧。电解法在阳极析出臭氧,阴极析出氢气。该发生器产生较高浓度的臭氧,且产物中无有害的氮氧化物,因而具有广阔的应用前景。

3、紫外线法:波长短于200nm的紫外线能使空气中的氧分子电离产生臭氧,臭氧紫外线灯即是利用紫外线产生臭氧,通过紫外线和臭氧的协同作用以杀菌。这种方式产生的臭氧量较低。

三、臭氧的作用机制

臭氧在水中时刻发生还原反应, 产生十分活泼的具有强氧化作用的单原子氧(O),瞬时分解水中有机物质、细菌和微生物。 O 3O 2+O (1) O+H 2O2OH (2) 羟基(OH)是强氧化剂和催化剂,使有机物发生连锁反应 OH+RH R.+H 2O (3) R.+O 2RO 2 (4) RO 2+RHROOH+R (5) ROOH CO 2氧化生成物 (6)一般灭菌消毒剂:氯、次氯酸、二氧化氯的灭菌消毒是进行性、积累性的,臭氧水灭菌消毒是急速的有一个阀值,当臭氧水中的臭氧浓度一旦达到灭菌浓度的阀值后,消毒灭菌作用瞬时发生。臭氧杀灭细菌和病毒的作用通常是物理的、化学的及生物的等几个方面的综合作用,其作用机制可归纳为以下几点: 1、作用于细胞膜导致细胞膜的通透性增加,细胞内物质外流,使细胞失去活力。 2、使细胞活动必须的酶失去活性。这些酶是合成细胞的重要成分。 3、破坏细胞内遗传物质导致新陈代谢障碍直至死亡,这一过程也是极为迅速的。

四、臭氧对微生物之杀灭效果

1、对细菌繁殖体。有关臭氧的杀菌实验报告较多,在无菌罩(0.7m3)通入臭氧,试验观察发现经臭氧作用20分钟和30分钟对大肠杆菌杀灭率为97.5%和100%;对金黄葡萄球菌杀灭率为93.7%和100%;对绿脓杆菌的杀灭率为84.6%和89.8%。Herbold等报道20℃条件下将臭氧气体通入流动的水中当水中臭氧浓度达0.43mg/L时可将大肠杆菌100%杀灭。白希尧等亦发现臭氧水溶液杀菌作用强大且速度极快,浓度为0.3mg/L的臭氧溶液作用1分钟对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率均为100%。

2、对细菌芽孢。在34℃±1℃的条件下以5.50mg/m3浓度臭氧作用45分钟可将100ml塑料瓶内滴染的枯草杆菌黑色变种芽孢全部杀灭。欧阳川等在动态实验条件下将臭氧气体持续通入染菌养殖水中,发现为不中臭发现当水中臭氧浓度为8.87-4.61mg/L时作用3-10分钟可将养殖水中的枯草杆菌黑色变种芽孢杀灭99.99%。

3、对病毒。臭氧可灭活多种病毒且速度很快1分钟可以灭活90%的卵囊;二氧化氯则须作用1小时,80ppm的氯和80ppm的氯氨均须90分钟才能达到同样的灭活效果。

4、臭氧对藻类的杀灭作用。用臭氧处理30分钟含40-50万个/ml单胞藻及原生动物的海水以后,再用显微镜观察发现其所有的原生动植物呈爆炸性死亡,把经臭氧处理的海水继续培养两个星期以后检验测试仍未发现任何生物,且水质清澈透明,取赤潮海水进行30分钟臭氧处理后红色赤潮海水被氧化变为白色透明,水中夜光虫全部被杀死且呈粉碎状。

五、臭氧对水质的净化

臭氧作为强氧化剂对改善水质起到了极为重要的作用,养殖水中危害较大的氨态氮、亚硝酸态氮、硫化氢等被臭氧氧化为无毒的NO 3-、N 2 、SO 4 2-等一些不能被生物降解的有机物、无机物也能被氧化成简单的无毒物质从而降低BOD和COD。

六、臭氧水的产生

1、空气或氧气经除湿、除尘后变成洁净干燥气体输送到臭氧发生器,产生的臭氧气体输入臭氧水形成器中, 再把养殖用水也输入使水充分雾化成非微细的小颗粒,增加臭氧在水中溶解度和附着面积;提高了臭氧水的臭氧浓度产成量产生效率;减少了没有溶解于水的剩余臭氧气体量,减轻了剩余臭氧吸除器的负担,臭氧溶于水的溶解度受水温度、臭氧浓度影响很大,温度低时臭氧溶解度增加,水温0℃时是水温30℃时的3倍,臭氧溶解度与臭氧气体浓度成线性增加,如果雾化程度好,水的雾粒度进一步激活,大大提高了其氧化灭菌的能力。例如在灭菌相同时,臭氧气体灭菌浓度比值为100,则臭氧水灭菌浓度比值降低到1,若把水激活特别好时,臭氧水浓度比值降低到0.2左右。
2、臭氧水处理系统结构。一个完整的臭氧处理系统应包括水源、水源的前处理、臭氧水处理、净化后处理、生产用水及循环回收等几部分组成 。

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