臭氧的作用機制

1785年荷蘭科學家Wan.marun在一次實驗中， 發現在電火花的作用下會產生一種帶腥臭味的氣體。 1840年， 德國科學家Sehonbein把它命名為臭氧。 臭氧是氧的不穩定的同素異構體。

一、臭氧不同於其它消毒劑的特性：

（1）不穩定性 易分解成氧， 不會造成二次污染；（2）強氧化性 它的這一特性決定它具有極強的消毒效果；（3）易溶于水 這就大大提高了它在水中的消毒效果；（4）它是氣體呈游離狀態。

二、臭氧的產生

臭氧的產生可採用電暈放電法、電介法與紫外線法。 目前應用較多的是電暈放電法和電介法， 紫外線法應用較少。

1、電暈放電法：原理是用高壓高頻電流電離空氣或氧氣以產生臭氧。

其方法是， 將空氣或氧氧經乾燥等預處理， 再使之進入放電室電離。 該法只能得到含有臭氧的混合氣體， 不能得到純的臭氧， 且可產生有毒的氮氧化物， 目前應用的此類臭氧發生器有板式和管式兩種。 板式臭氧發生器在高壓電極板和低壓電極板之間形成放電空間將空氣中的氧分子電離成離子， 氧離子再和氧分結合成臭氧， 其臭氧產量較高；管式臭氧發生器有立管式和圓管式兩種， 空氣或氧氣通過管周圍電暈放電空間而產生臭氧， 但產量較低。

2、電解法：近年國外多採用電解法產生臭氧， 該法創始於1840年， 其方法是用低壓直流電電解水使其在特製的陽極介面，

氧化產生臭氧。 電解法在陽極析出臭氧， 陰極析出氫氣。 該發生器產生較高濃度的臭氧， 且產物中無有害的氮氧化物， 因而具有廣闊的應用前景。

3、紫外線法：波長短於200nm的紫外線能使空氣中的氧分子電離產生臭氧， 臭氧紫外線燈即是利用紫外線產生臭氧， 通過紫外線和臭氧的協同作用以殺菌。 這種方式產生的臭氧量較低。

三、臭氧的作用機制

臭氧在水中時刻發生還原反應， 產生十分活潑的具有強氧化作用的單原子氧（O）， 暫態分解水中有機物質、細菌和微生物。 O 3O 2＋O （1） O＋H 2O2OH （2） 羥基（OH）是強氧化劑和催化劑， 使有機物發生連鎖反應 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）一般滅菌消毒劑：氯、次氯酸、二氧化氯的滅菌消毒是進行性、積累性的， 臭氧水滅菌消毒是急速的有一個閥值，

當臭氧水中的臭氧濃度一旦達到滅菌濃度的閥值後， 消毒滅菌作用暫態發生。 臭氧殺滅細菌和病毒的作用通常是物理的、化學的及生物的等幾個方面的綜合作用， 其作用機制可歸納為以下幾點： 1、作用於細胞膜導致細胞膜的通透性增加， 細胞內物質外流， 使細胞失去活力。 2、使細胞活動必須的酶失去活性。 這些酶是合成細胞的重要成分。 3、破壞細胞內遺傳物質導致新陳代謝障礙直至死亡， 這一過程也是極為迅速的。

四、臭氧對微生物之殺滅效果

1、對細菌繁殖體。 有關臭氧的殺菌實驗報告較多， 在無菌罩（0.7m3）通入臭氧， 試驗觀察發現經臭氧作用20分鐘和30分鐘對大腸桿菌殺滅率為97.5%和100%；對金黃葡萄球菌殺滅率為93.7%和100%；對綠膿桿菌的殺滅率為84.6%和89.8%。

Herbold等報導20℃條件下將臭氧氣體通入流動的水中當水中臭氧濃度達0.43mg/L時可將大腸桿菌100%殺滅。 白希堯等亦發現臭氧水溶液殺菌作用強大且速度極快， 濃度為0.3mg/L的臭氧溶液作用1分鐘對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的殺滅率均為100%。

2、對細菌芽孢。 在34℃±1℃的條件下以5.50mg/m3濃度臭氧作用45分鐘可將100ml塑膠瓶內滴染的枯草桿菌黑色變種芽孢全部殺滅。 歐陽川等在動態實驗條件下將臭氧氣體持續通入染菌養殖水中， 發現為不中臭發現當水中臭氧濃度為8.87－4.61mg/L時作用3－10分鐘可將養殖水中的枯草桿菌黑色變種芽孢殺滅99.99%。

3、對病毒。 臭氧可滅活多種病毒且速度很快1分鐘可以滅活90%的卵囊；二氧化氯則須作用1小時，

80ppm的氯和80ppm的氯氨均須90分鐘才能達到同樣的滅活效果。

4、臭氧對藻類的殺滅作用。 用臭氧處理30分鐘含40－50萬個/ml單胞藻及原生動物的海水以後， 再用顯微鏡觀察發現其所有的原生動植物呈爆炸性死亡， 把經臭氧處理的海水繼續培養兩個星期以後檢驗測試仍未發現任何生物， 且水質清澈透明， 取赤潮海水進行30分鐘臭氧處理後紅色赤潮海水被氧化變為白色透明， 水中夜光蟲全部被殺死且呈粉碎狀。

五、臭氧對水質的淨化

臭氧作為強氧化劑對改善水質起到了極為重要的作用， 養殖水中危害較大的氨態氮、亞硝酸態氮、硫化氫等被臭氧氧化為無毒的NO 3－、N 2 、SO 4 2－等一些不能被生物降解的有機物、無機物也能被氧化成簡單的無毒物質從而降低BOD和COD。

六、臭氧水的產生

1、空氣或氧氣經除濕、除塵後變成潔淨乾燥氣體輸送到臭氧發生器,產生的臭氧氣體輸入臭氧水形成器中, 再把養殖用水也輸入使水充分霧化成非微細的小顆粒，增加臭氧在水中溶解度和附著面積；提高了臭氧水的臭氧濃度產成量產生效率；減少了沒有溶解于水的剩餘臭氧氣體量，減輕了剩餘臭氧吸除器的負擔，臭氧溶于水的溶解度受水溫度、臭氧濃度影響很大，溫度低時臭氧溶解度增加，水溫0℃時是水溫30℃時的3倍，臭氧溶解度與臭氧氣體濃度成線性增加，如果霧化程度好，水的霧細微性進一步啟動，大大提高了其氧化滅菌的能力。例如在滅菌相同時，臭氧氣體滅菌濃度比值為100，則臭氧水滅菌濃度比值降低到1，若把水啟動特別好時，臭氧水濃度比值降低到0.2左右。
2、臭氧水處理系統結構。一個完整的臭氧處理系統應包括水源、水源的前處理、臭氧水處理、淨化後處理、生產用水及迴圈回收等幾部分組成 。

六、臭氧水的產生

1、空氣或氧氣經除濕、除塵後變成潔淨乾燥氣體輸送到臭氧發生器,產生的臭氧氣體輸入臭氧水形成器中, 再把養殖用水也輸入使水充分霧化成非微細的小顆粒，增加臭氧在水中溶解度和附著面積；提高了臭氧水的臭氧濃度產成量產生效率；減少了沒有溶解于水的剩餘臭氧氣體量，減輕了剩餘臭氧吸除器的負擔，臭氧溶于水的溶解度受水溫度、臭氧濃度影響很大，溫度低時臭氧溶解度增加，水溫0℃時是水溫30℃時的3倍，臭氧溶解度與臭氧氣體濃度成線性增加，如果霧化程度好，水的霧細微性進一步啟動，大大提高了其氧化滅菌的能力。例如在滅菌相同時，臭氧氣體滅菌濃度比值為100，則臭氧水滅菌濃度比值降低到1，若把水啟動特別好時，臭氧水濃度比值降低到0.2左右。
2、臭氧水處理系統結構。一個完整的臭氧處理系統應包括水源、水源的前處理、臭氧水處理、淨化後處理、生產用水及迴圈回收等幾部分組成 。