臭氧

臭氧，是氧的同素異形體，其分子含有三個(gè)氧原子，分子式為O₃，常溫下為無(wú)色氣體，有一股特殊的草腥味，有極強(qiáng)的氧化能力，穩(wěn)定性極差，常溫下可自行分解為氧，通常以稀薄的狀態(tài)混合于大氣中。其主要密集處是臭氧層或雷電撞擊之處，因?yàn)槔讚魰?huì)使空氣中的氧轉(zhuǎn)化為臭氧，這也說(shuō)是雷雨過(guò)后空氣特別清新的原因！因?yàn)槌粞蹙哂袠O強(qiáng)的氧化性的特點(diǎn) ，被世界公認(rèn)是一種廣譜高效殺菌劑，它的氧化能力高于氯一倍，滅菌比氯快600-3000倍，甚至幾秒鐘內(nèi)可以殺死細(xì)菌。臭氧可殺滅細(xì)菌繁殖體和芽胞、病毒、真菌等，并可破壞肉毒桿菌毒素，可以清除空氣和殺滅空氣中、水中、食物中的有毒物質(zhì)，常見的大腸桿菌、糞鏈球菌、綠膿桿菌、金黃葡萄球菌、霉菌等，在臭氧的環(huán)境中5分鐘，其殺滅率可達(dá)到99%以上。將臭氧溶于水中可形成臭氧水，臭氧水是一種對(duì)各種致病微生物有極強(qiáng)殺滅作用的消毒滅菌水劑，用臭氧水清洗瓜果、蔬菜、衣物、器皿等，可除去上面殘留的農(nóng)藥異味等，并能延長(zhǎng)食品的保鮮期。臭氧被稱為綠色環(huán)保元素，因?yàn)樵跉⒕?、消毒過(guò)程中，臭氧可自行還原為氧和水，沒(méi)有任何殘留和二次污染，這是其它任何化學(xué)元素消毒劑都無(wú)法做到的。

在常溫常壓下，較低濃度的臭氧是無(wú)色氣體，當(dāng)濃度達(dá)到15%時(shí)，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧可溶于水，在常溫常壓下臭氧在水中的溶解度比氧高約13倍，比空氣高25倍。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時(shí)，臭氧可迅速分解為氧，在純水中分解較慢。臭氧的密度是2.14g/L(0°C,0.1MP)，沸點(diǎn)是-111°C，熔點(diǎn)是-192°C。臭氧分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實(shí)用上它的溶解度甚小，因?yàn)樗袷睾嗬桑淙芙舛扰c體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會(huì)迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態(tài)。

1.臭氧很不穩(wěn)定，在常溫下即可分解為氧氣。臭氧、氯和二氧化氫的氧化勢(shì)（還原電位）分別是2.07、1.36、1.28伏特，可見臭氧在處理水中是氧化力量最強(qiáng)的一種。臭氧的氧化作用導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂。使臭氧分子結(jié)合在有機(jī)分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個(gè)羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。其反應(yīng)式為：2O₃→3O₂＋285kJ（1-2）由于分解時(shí)放出大量熱量，故當(dāng)其含量在25％以上時(shí)，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過(guò)10％，在臭氧用于飲用水處理的較長(zhǎng)歷史過(guò)程中，還沒(méi)有一例臭氧爆炸的事例。含量為1％以下的臭氧，在常溫常壓的空氣中分解半衰期為16h左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過(guò)100℃時(shí)，分解非常劇烈，達(dá)到270℃高溫時(shí)，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快的多。在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧迅速回復(fù)到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為6.25×10-5mol/L(3mg/l)時(shí)，其半衰期為5～30min，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來(lái)水中的半衰期大約是20min（20℃），然而在二次蒸餾水中，經(jīng)過(guò)85min后臭氧分解只有10％，若水溫接近0℃時(shí)，臭氧會(huì)變得更加穩(wěn)定。

2.臭氧的氧化能力臭氧得氧化能力極強(qiáng)，其氧化還原電位僅次于F2，在其應(yīng)用中主要用這一特性。

3.  臭氧在水溶液中與有機(jī)物的反應(yīng)極其復(fù)雜，⑴臭氧與烯烴類化合物的反應(yīng)臭氧容易與具有雙鏈的烯烴化合物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的最終產(chǎn)物可能是單體的、聚合的、或交錯(cuò)的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。⑵臭氧和芳香族化合物的反應(yīng)臭氧和芳香族化合物的反應(yīng)較慢，在系列苯＜萘＜菲＜嵌二萘＜蒽中，其反應(yīng)速度常數(shù)逐漸增大。⑶對(duì)核蛋白（氨基酸）系、有機(jī)氨也都發(fā)生反應(yīng)臭氧在下列混合物的氧化順序?yàn)殒溝N＞胺＞酚＞多環(huán)芳香烴＞醇＞醛＞鏈烷烴c、臭氧的毒性和腐蝕性臭氧屬于有害氣體，濃度為6.25×10mol/L(0.3mg/m³)時(shí)，對(duì)眼、鼻、喉有刺激的感覺(jué)；濃度(6.25-62.5)×10-5mol/L(3～30mg/m³)時(shí)，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥;臭氧濃度為3.125×10-4～1.25×10-3mol/L(15～60mg/m³)時(shí),則對(duì)人體有危害。其毒性還和接觸時(shí)間有關(guān)，例如長(zhǎng)期接觸1.748×10-7mol/L(4ppm)以下的臭氧會(huì)引起永久性心臟障礙，但接觸20ppm以下的臭氧不超過(guò)2h，對(duì)人體無(wú)永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)8h.由于臭氧的臭味很濃，濃度為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)時(shí)，人們就感覺(jué)到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒(méi)有發(fā)現(xiàn)一例因臭氧中毒而導(dǎo)致死亡的報(bào)道。臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對(duì)所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會(huì)被強(qiáng)烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基于這一點(diǎn)，生產(chǎn)上常使用含25％Cr的鉻鐵合金（不銹鋼）來(lái)制造臭氧發(fā)生設(shè)備和加注設(shè)備中與臭氧直接接觸的部件。臭氧對(duì)非金屬材料也有了強(qiáng)烈的腐蝕作用，即使在別處使用得相當(dāng)穩(wěn)定得聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加注設(shè)備中使用不久便見疏松、開裂和穿孔。在臭氧發(fā)生設(shè)備和計(jì)量設(shè)備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強(qiáng)的硅橡膠或耐酸橡膠等。

低濃度的臭氧可消毒，但超標(biāo)的臭氧則是個(gè)無(wú)形殺手！它強(qiáng)烈刺激人的呼吸道，造成咽喉腫痛、胸悶咳嗽、引發(fā)支氣管炎和肺氣腫；臭氧會(huì)造成人的神經(jīng)中毒，頭暈頭痛、視力下降、記憶力衰退；臭氧會(huì)對(duì)人體皮膚中的維生素E起到破壞作用，致使人的皮膚起皺、出現(xiàn)黑斑；臭氧還會(huì)破壞人體的免疫機(jī)能，誘發(fā)淋巴細(xì)胞染色體病變，加速衰老，致使孕婦生畸形兒；而復(fù)印機(jī)墨粉發(fā)熱產(chǎn)生的臭氧及有機(jī)廢氣更是一種強(qiáng)致癌物質(zhì)，它會(huì)引發(fā)各類癌癥和心血管疾病。

因此，臭氧和有機(jī)廢氣所造成的危害必須引起人們的高度重視。