关于臭氧

关于臭氧

臭氧是氧气的一种同素异形体。大气中的超过90%的臭氧存在于距离地面15-50公里的平流层下部的臭氧层中。氧分子因为太阳的高能辐射而分解成氧原子。氧原子与氧分子结合从而形成臭氧。臭氧对人类生存具有重要意义,可以吸收对人和动物有害的短波紫外线。

臭氧是如何被发现的

1785年,荷兰化学家Martinus van Marum在进行试验的过程中注意到一种不寻常的气体,但他没有意识到那就是臭氧。半个世纪后,German-Swiss 化学家Christian Friedrich Schönbein同样注意到了臭氧的气味。他在1839年成功分理处这种气态化学物质并将其命名为臭氧。因此,Schönbein被认为是臭氧的发现者。

臭氧的物理性质

臭氧是常温常压状态下一种无色或淡蓝色的气体。臭氧微溶于水,易溶于四氯化碳或碳氟化合物而呈蓝色。在-112℃时,臭氧气体会凝结成深蓝色的液体。在温度低于-193℃时,臭氧会形成紫黑色固体。

臭氧是一种强氧化剂。臭氧具有很强的不稳定性,即使在高浓度下也会在生成后很快衰变成ordinary diatomic oxygen。臭氧的半衰期会受到温度、湿度和空气流动的影响。由于臭氧具有类似氯漂白剂的刺鼻气味,因此人们可以感受到空气中大约0.01 μmol/mol 的臭氧。浓度在0.1-1 μmol/mol 的臭氧会导致人的头痛、眼睛灼热以及呼吸道刺激。低浓度的臭氧即可对橡胶、塑料以及动物的肺脏造成损害。

臭氧的主要应用

臭氧的强氧化性使得它的应用领域特别的广泛。臭氧主要用于空气和表面消毒、异味去除、水处理以及多种高级氧化处理过程。用作空气和表面消毒以及异味去除时,臭氧可以实现对家庭、商业、工业、农业等各种环境的处理。臭氧还是半导体制造提供最佳的表面处理解决办法。在水处理中,臭氧广泛用于饮用水消毒、食品加工用水消毒、游泳池的水处理、养殖用水处理以及污水处理中的脱色、脱臭、脱毒等。

臭氧的杀菌原理

臭氧的杀菌原理属于生物化学氧化反应。将臭氧用于杀菌时,臭氧可以直接对细菌的细胞体进行氧化,从而破坏其DNA,达到杀菌的目的。臭氧对病毒体内的RNA也有抑制作用。通过对各种毒素的氧化作用,臭氧还可以显著降低多种毒素的毒性。

臭氧的生成方法

有多种生成臭氧气体的方法。按照能量来源划分主要有以下几种。

1. 电晕放电

电晕放电是目前应用最多、研究最广泛的臭氧生成方法。通过向氧气或空气进行高压放电,空气中的部分氧分子会被分解为氧原子。处于游离状态的氧原子会与其他的氧分子结合,从而形成具有三个氧原子的臭氧分子。缺点在于浓度较低、臭氧中含有氮氧化物。

2. 电解水

电解水生成臭氧指的是通过向水中通入电流,可以将水中的氧气转化为臭氧。电解水产生臭氧的优点在于可以产生高浓度的臭氧,同时杜绝了氮氧化物的产生。适用于在制药行业和电子行业中用于制备超高纯度的臭氧水。本方法的缺点在于花费比采用电晕放电方法更高。

3. 紫外线生成法

地球大气中的臭氧气体就是通过紫外线的照射产生。任何波长小于200纳米的紫外线都能使氧气分子分解为氧原子。氧原子再与氧分子结合即可形成臭氧。在具体应用中,紫外线臭氧生成法的优点在于不容易产生氮氧化物。缺点在于其生成臭氧的效率很低,适用于对臭氧产量要求较低的应用,如小面积的室内消毒和异味去除等。

臭氧的安全性

在臭氧的各种应用中,只要对臭氧气体的浓度进行控制,同时做好对臭氧敏感物品的防护,完全可以实现臭氧的安全使用。只有在长期吸入高浓度臭氧的情况下,臭氧才会对人的呼吸道粘膜产生刺激。人的嗅觉系统对臭氧极其敏感。只要在臭氧浓度达到0.02ppm时,人就会闻到臭氧的气味。这个浓度对于很多国家制定的臭氧安全标准有很远的安全距离。

胡经理
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