關于臭氧
關于臭氧
臭氧是氧氣的一種同素異形體。大氣中的超過90%的臭氧存在于距離地面15-50公里的平流層下部的臭氧層中。氧分子因為太陽的高能輻射而分解成氧原子。氧原子與氧分子結合從而形成臭氧。臭氧對人類生存具有重要意義，可以吸收對人和動物有害的短波紫外線。
臭氧是如何被發現的
1785年，荷蘭化學家Martinus van Marum在進行試驗的過程中注意到一種不尋常的氣體，但他沒有意識到那就是臭氧。半個世紀后，German-Swiss 化學家Christian Friedrich Sch?nbein同樣注意到了臭氧的氣味。他在1839年成功分理處這種氣態化學物質并將其命名為臭氧。因此，Sch?nbein被認為是臭氧的發現者。
臭氧的物理性質
臭氧是常溫常壓狀態下一種無色或淡藍色的氣體。臭氧微溶于水，易溶于四氯化碳或碳氟化合物而呈藍色。在-112℃時，臭氧氣體會凝結成深藍色的液體。在溫度低于-193℃時，臭氧會形成紫黑色固體。
臭氧是一種強氧化劑。臭氧具有很強的不穩定性，即使在高濃度下也會在生成后很快衰變成ordinary diatomic oxygen。臭氧的半衰期會受到溫度、濕度和空氣流動的影響。由于臭氧具有類似氯漂白劑的刺鼻氣味，因此人們可以感受到空氣中大約0.01 μmol/mol?的臭氧。濃度在0.1-1 μmol/mol?的臭氧會導致人的頭痛、眼睛灼熱以及呼吸道刺激。低濃度的臭氧即可對橡膠、塑料以及動物的肺臟造成損害。
臭氧的主要應用
臭氧的強氧化性使得它的應用領域特別的廣泛。臭氧主要用于空氣和表面消毒、異味去除、水處理以及多種高級氧化處理過程。用作空氣和表面消毒以及異味去除時，臭氧可以實現對家庭、商業、工業、農業等各種環境的處理。臭氧還是半導體制造提供最佳的表面處理解決辦法。在水處理中，臭氧廣泛用于飲用水消毒、食品加工用水消毒、游泳池的水處理、養殖用水處理以及污水處理中的脫色、脫臭、脫毒等。
臭氧的殺菌原理
臭氧的殺菌原理屬于生物化學氧化反應。將臭氧用于殺菌時，臭氧可以直接對細菌的細胞體進行氧化，從而破壞其DNA，達到殺菌的目的。臭氧對病毒體內的RNA也有抑制作用。通過對各種毒素的氧化作用，臭氧還可以顯著降低多種毒素的毒性。
臭氧的生成方法
有多種生成臭氧氣體的方法。按照能量來源劃分主要有以下幾種。
1. 電暈放電
電暈放電是目前應用最多、研究最廣泛的臭氧生成方法。通過向氧氣或空氣進行高壓放電，空氣中的部分氧分子會被分解為氧原子。處于游離狀態的氧原子會與其他的氧分子結合，從而形成具有三個氧原子的臭氧分子。缺點在于濃度較低、臭氧中含有氮氧化物。
2. 電解水
電解水生成臭氧指的是通過向水中通入電流，可以將水中的氧氣轉化為臭氧。電解水產生臭氧的優點在于可以產生高濃度的臭氧，同時杜絕了氮氧化物的產生。適用于在制藥行業和電子行業中用于制備超高純度的臭氧水。本方法的缺點在于花費比采用電暈放電方法更高。
3. 紫外線生成法
地球大氣中的臭氧氣體就是通過紫外線的照射產生。任何波長小于200納米的紫外線都能使氧氣分子分解為氧原子。氧原子再與氧分子結合即可形成臭氧。在具體應用中，紫外線臭氧生成法的優點在于不容易產生氮氧化物。缺點在于其生成臭氧的效率很低，適用于對臭氧產量要求較低的應用，如小面積的室內消毒和異味去除等。
臭氧的安全性
在臭氧的各種應用中，只要對臭氧氣體的濃度進行控制，同時做好對臭氧敏感物品的防護，完全可以實現臭氧的安全使用。只有在長期吸入高濃度臭氧的情況下，臭氧才會對人的呼吸道粘膜產生刺激。人的嗅覺系統對臭氧極其敏感。只要在臭氧濃度達到0.02ppm時，人就會聞到臭氧的氣味。這個濃度對于很多國家制定的臭氧安全標準有很遠的安全距離。
