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        臭氧的開發與應用

        時間:2020-02-16 15:56??來源:未知 ??作者:朱漢衡 ??點擊:
        【文章由臭氧專家朱漢衡先生整理于2002年7月19日講座稿】

        臭氧技術的開發與應用涉及面很廣,本講座主要通過對臭氧技術的發展動態和國內外臭氧應用概況的介紹,幫助大家認識臭氧對人類生活的積極作用。然后通過具體應用實例的講述,引導大家用好家用臭氧消毒凈化器,為改善大家的生活質量發揮更大的作用。

        一、臭氧技術及其發展史

        “臭氧”這個名詞在“保護大氣臭氧層”的宣傳中才被廣大的群眾所知道。
        那么臭氧是一種什么性質的東西呢?它是怎樣產生的呢?
        一般資料都說臭氧具有特殊的腥臭味,但是含有低濃度臭氧的空氣給人是清醒的感覺,如在大海邊、瀑布前、森林里、雷陣雨過后那種清新的感覺。
        臭氧的發現已有一百多年的歷史,最早發現臭氧的是德國科學家舒貝因,他在1840年宣布從雷電中發現了臭氧。此后的六十年里,各國的科學家通過研究確定了臭氧有三個氧原子(○3)組成及其化學特征。同時進行人工產生臭氧的研究與臭氧應用的實驗。
        從臭氧的分子結構上可以看到,臭氧是氧的高能態存在形式,極不穩定,是一種強氧化劑。他在滅菌、去污、除臭、分解化學物質的過程中還原成氧(○2)或水(H2○), 不產生二次污染。荷蘭的一位科學家早就指出:臭氧是天賜的凈化劑。自然界假如沒有臭氧,人類不知道要遭受多少災難。據有關資料記載世界各地發生的許多瘟疫。經過一場雷陣雨之后,瘟疫很快銷聲匿跡。這就是雷雨所產生的幾噸級臭氧殺滅了當地空氣中病毒細菌、凈化了空氣。如果用人工合成的凈化劑根本無法實現,而且還造成二次污染。
        隨著科學技術的發展,人類對臭氧的作用越來越重視,應用越來越普及。我國政府及環保部門已經出臺有關臭氧技術開發與應用的文件。

        二、臭氧應用概況

        臭氧應用按用途分為水處理、空氣凈化、化學氧化、食品加工、醫療幾個領域。在世界上,各領域的應用和使用開發都達到了很高水平。臭氧的開發與應用,已形成了一個獨立的產業,而且是一個朝陽產業,得到迅速發展。
        用途1:水處理
        臭氧在水中對細菌、病毒等微生物的殺滅率很高,速度快,幾乎是瞬間進行。對水中的有機化合物等污染物質的分解既徹底又不產生二次污染。這是世界上臭氧應用最主要的領域。
        大家知道,自來水普遍采用氯來消毒,而氯在水中會產生衍生物,如:氯鹵。氯鹵是一種致癌物質,因此,象美國、日本目前都在大力發展臭氧處理自來水的水廠。
        世界上第一個臭氧水廠于1902年在德國帕德博恩建立。此后,已有幾千個臭氧水廠投入運行。在環保意識強烈的歐洲,臭氧水廠已達到普及程度。1980年,加拿大蒙特利爾建立當時世界上最大的臭氧水廠,日供水量230萬噸,相匹配的那個臭氧廠每小時能生產300多公斤臭氧,可見規模之大。同時也說明八十年代人類對臭氧應用的重視程度。臭氧產業發展到今天,臭氧發生器單機產量已達到每小時300公斤,足夠供應一個中等城市自來水廠消毒使用。
        我國自來水產業已開始應用臭氧消毒,但起步晚、規模小。上世紀八十年代,北京、上海、撫順等地建立幾個臭氧水廠。最大的水廠臭氧發生器總產量才15公斤/小時。我國水處理方面應用臭氧最普及的是礦泉水廠、純凈水廠。這些水廠所用的臭氧發生裝置,帶動發展了一批臭氧設備的生產企業。
        臭氧在飲用水消毒凈化處理中,大家最關心的一個技術問題是每升水要加多少臭氧才能滿足呢?這里做一點提示:
        由于水質不同,每升水應達到0.2~0.5mg的溶解度,才能滿足滅菌、分解水中污染物質的要求。
        臭氧用在水處理領域的另一個典型例子是污水處理。
        美國在十九世紀七十年代就開始利用臭氧處理生活污水,現在已達到全面應用的水平。日本、德國、法國近幾年都建立了大規模的工業水處理廠利用臭氧對電解廢水的凈化、水的脫色、紙漿的漂白等方面,極大地改善了環境污染
        游泳池水,應用臭氧很普遍。我國許多上等級的游泳池都采用臭氧消毒。經過臭氧消毒的池水特別清澈見底,解決了由氯消毒刺激運動員的眼睛、皮膚的難題。
        用途2:空氣凈化
        應用臭氧凈化污染的空氣,已成為臭氧產業最普及的領域。
        國外一些著名的空調器廠家,如日本的三菱公司,通過量化控制,在家用空調器及中央空調器上大量配套臭氧發生器。
        在國內,大型密閉的工廠車間、辦公室、寫字樓都紛紛安裝臭氧發生器來滅菌、消毒、凈化空氣。
        在充滿惡臭的屠宰場,禽類養殖廠也開始采用臭氧來消除惡臭、殺菌、改善環境、防止瘟疫的發生。
        用途3:化學氧化
        臭氧作為強氧化劑、催化劑,又不產生二次污染,被廣泛應用在化工、石油、造紙、紡織、制藥、香料等工業。在我國的上海、天津等香料廠就利用臭氧代替高錳酸鉀等氧化劑,提高了產品的純度、降低了成本。減少了對環境的污染。
        用途4:食品行業殺菌保鮮
        早在1904年國外就有利用臭氧保鮮牛奶、肉制品的應用。1909年,法國一家冷凍廠正式使用臭氧,對冷凍的肉類表面殺菌儲藏。1928年英國人在天津建立“合記蛋廠”時,在打蛋車間就應用臭氧消毒。
        美國的冷藏蛋庫都有臭氧發生器,提高禽蛋儲藏期。
        目前我國許多冷庫在制冰工藝中加入臭氧,給冰凍的食品殺菌、保鮮除臭。
        用途5:醫療應用
        在醫院,對病房、手術室推廣應用臭氧消毒已經很普遍。
        目前,醫療用的高壓氧倉大都改用臭氧救治病人。
        據有關權威資料報道:“臭氧自體血液療法”正在興起。這個“臭氧自體血液療法”可以治療許多用藥物難以治愈的疑難病、如椎脊灰質炎、糖尿病性壞疽疾病。
        對于燒傷病利用臭氧水清洗傷口??梢赃_到十分滿意的效果。
        綜合以上五個領域應用臭氧技術的情況,使我們充分認識到應用臭氧決不是駭人聽聞的傳說,說明了臭氧真是天賜的凈化劑。
        這里需要一提的是,國外臭氧家電五花八門,如臭氧型洗衣機、臭氧型空氣凈化器、臭氧型電風扇、臭氧型電冰箱、臭氧干手機、臭氧吹風機、臭氧飲水機、臭氧凈水機等等。

        三、人工產生臭氧的方法

        人工產生臭氧的方法按原理可分為光化學、電化學、原子輻射和電暈放電幾種方法。原子輻射用的極少,這里不做介紹。
        工業應用的臭氧大多采用電暈放電原理。
        方法1:光化學
        光化學是利用光波的中182—185μm的紫外線激活氧分子02,分解并聚合形成臭氧03。大氣上空的臭氧層就是由這種波長的紫外線所產生。這種方法產生的臭氧很純凈,無氮氧化物,但受到空間的限制和元器件壽命、效率的影響,未能在工業應用中推廣。
        方法2:化學法
        化學法實際上是電解法。近期發展的技術,是使用純凈水電解產生14%以上的高濃度臭氧。電解法臭氧發生器濃度高、成分純,在水中溶解度高等優點。但成本高、電耗大、影響了推廣應用。
        方法3:電暈放電法
        電暈放電法的臭氧發生器是目前應用最廣泛,市場占有率最高的臭氧發生裝置。
        這種方法是利用交變高壓電場使含氧氣體產生電暈放電。電暈產生高能電子分解02分子,經高能電子產生碰撞反應,又聚合成03分子。
        電暈放電法的臭氧發生器,根據放電元件的不同又可分為:沿面放電和間隙放電。
        沿面放電元件又有兩種:一種是在充惰性氣體玻璃管外層加網狀放電極。采用這種放電管的發生器工藝要求低、結構簡單、價格便宜、但壽命不超過二三百小時。目前比較先進的、用得最多的是以陶瓷作為介電質的沿面放電元件。采用這種沿面放電技術的臭氧發生器體積小、但電暈能量集中、容易產生熱積累,需要良好的散熱措施才能達到高效率。
        間隙電暈放電,目前有平面間隙、管狀間隙兩種發生元件。
        上面對臭氧技術發展史,應用概況,人工產生臭氧的方法作了大概的介紹,下面要講述的:

        四、家用臭氧凈化器應用實例

        臭氧應用非常廣泛,這里僅對家用臭氧消毒凈化器掇取幾個應用實例進行介紹,用戶可參考有關資料拓展適用范圍。
        實例1:水質凈化
        插上膠管、爆氣頭。將爆氣頭放進盛水的容器中直接爆氣。一般20㎏水,爆臭氧10~15分鐘后,水中的細菌及微生物被殺滅。殘氯,重金屬離子及其有害物質被分解。達到純凈水的衛生標準。
        用戶也可以做一次對比實驗:用純凈水桶裝兩桶自來水,按照剛才介紹的方法,給一同水中加臭氧。再待一個小時,經臭氧消毒過的水底部沉積下一層雜物,這就是水中的細菌和污染物。經臭氧氧化分解后,凝絮在一起沉淀下來。另一桶水沒什么變化。如果對比喝一下兩個桶里的水,經過臭氧消毒的水喝起來清醇可口,而沒經臭氧消毒過的水喝起來帶有一股泥土味。
        養觀賞魚的人深有體會,給魚缸換水和給魚除白磷病很麻煩,尤其是貴重的魚都得小心侍候。如果在魚缸里應用臭氧,那就輕松如意了。只要每天或隔天直接在魚缸里爆臭氧,爆臭氧時間看魚缸大小確定。在魚缸通臭氧,讓臭氧殺滅水中的細菌及藻類微生物,不必投放除魚病的藥物。臭氧在水中滅菌、消毒后生成的氧溶解在水里等于給魚缸增氧。實際應用證明,在魚缸里應用臭氧,增氧又除魚病,不長藻類,保持水質清澈,可永遠不換水。
        實例2:凈化空氣
        在凈化空氣時不必插上膠管。
        據衛生部門的檢測,現代人室內空間污染十分嚴重,尤其是密閉的室內。如在舞廳、卡拉OK室、包廂、會議室內滯留在空氣中的細菌嚴重超標。地毯中螨蟲的排泄物、吸煙形成的煙霧、裝修散發的苯、甲醛、油漆等怪味危害著人體健康,在這些地方應用臭氧來殺菌消毒、除臭氣、分解化學物質、凈化空氣效果十分明顯。
        一般在20m2的室內開機15分鐘就可以達到凈化效果。室內空間較大可延長開機時間。
        這里需要提醒的是:
        當臭氧消毒凈化器開機一定時間人聞不到臭氧味,說明空氣混濁、污染嚴重,需要繼續開機,等四處聞到臭氧味時再停機。因為,臭氧散發到空間以后迅速與空氣中的細菌及污染物產生反應,等反應結束后才能聞到臭氧。據有關用戶反應,他將臭氧發生器放到衛生間除臭。好長一段時間沒有聞到臭氧味,以為發生器出了故障。其實不是發生器出故障,正好證明你的衛生間散發的胺類臭味濃,需要一定量的臭氧才能消除它。
        剛裝修的房間,散發著化學物質的怪味。廚房中泄漏的煤氣味。當你打開臭氧發生器進行消毒除怪味時,應當注意延長開機時間或增加開機次數,在四處聞到臭氧味時才達到效果。
        家用臭氧消毒凈化器最適合用在醫院病房,他不但消除雷素、福爾馬林等化學藥物惱人的氣味。而且殺滅散布在病房中的各種細菌。避免病人交叉感染,改善了空氣質量,為病人創造健康的環境。
        冰箱中的異味誰都不喜歡。如果用臭氧凈化器在冰箱里開機十來分鐘保證使你滿意。哪怕是臭氣沖鼻的冰箱一用就靈。
        實例3:給水果蔬菜保鮮、消除表面殘留農藥
        當你買了新鮮水果需要保存幾天或一段時間,應該想到用臭氧消毒凈化器發揮作用,使用時,將水果如:草莓、桔子、香蕉、梨子等易爛水果放進不漏氣的塑料袋。裝二、三公斤的水果,用膠管將臭氧引進袋中扎上袋口,沖臭氧5—10分鐘,就可延長五、六天的保鮮時間。如果每天沖一次臭氧,連續三次,象桔子之類水果完全可以延長保鮮時間達二、三個月。
        種植水果的果農,尤其是種植青菜的菜農為了水果和蔬菜不受蟲害,他們大量施灑農藥。市售的水果及青菜殘留的農藥都嚴重超標。一般的清洗手段都不能奏效。別看殘留農藥只有一點點,人吃了會日積月累。在身體中積累下來,危害不淺。據英國一家研究機構的報道:積累在動物體內的農藥會引起肌體吸鈣機能障礙。所以現代人的骨質疏松、缺鈣病例增多,有時補鈣也無濟于事。
        其實,利用臭氧有效的去除水果蔬菜表面的殘留農藥。其方法很簡單:
        把水果蔬菜泡在水中,把爆氣頭放在底下,開機爆臭氧10~15分鐘,再過10分鐘撈出。這種方法不但消除表面殘留農藥,還能達到保鮮的效果。如果用洗潔精之類清洗劑、無法達到這樣的效果,而且還造成二次污染。
        實例4:降解肉類食品中的激素、抗生素
        人類現代生活所帶來的環境污染,反過來嚴重危害著人類自身的身體健康。喝的水、呼吸的空氣、吃的食品令人擔憂。
        我們平時從市場上購買的豬肉、雞肉、尤其是雞肉含有大量的激素和抗生素。據醫學報道,喜歡吃雞腿的孩子出現性早熟現象。為了避免肉類食品中的激素、抗生素對人生的危害。利用臭氧來降解、降低危害性。具體做法:把肉類切成小塊,泡在水里,把爆氣頭放在底下爆臭氧,十多分鐘,被臭氧降解過的肉類食品,炒熟吃起來很鮮嫩。
        實例5:醫療保健
        應用臭氧治病,象上面提到“臭氧自體血液療法”是一種典型的臭氧治病方法。他必須具備專業設備。
        而有了家用臭氧消毒凈化器的用戶,你可以用它來治療一些常見的疾病。只要認真去做,效果令你滿意。
        象治療香港腳、汗腳、腳臭、濕疹、痤瘡、燒傷燙傷就用臭氧消毒凈化器泡制臭氧水來治療。
        經常用臭氧水來刷牙漱口,可以治療牙周炎、口臭。
        治療婦科病、性病方法:是在浴缸里泡澡時把臭氧通到浴缸水里,15~30分鐘。會起到比藥物治療還明顯的效果。
        在浴缸里泡澡時引入臭氧,還可軟化皮質角化。消除皮膚黑色素。
        這里需要提示一下:所謂臭氧水,是指剛剛用臭氧凈化器爆制的水,每升水中達到0.3—0.5mg的臭氧濃度最理想。
        臭氧水不但可以用來治療以上提到的疾病,還可用來噴灑和澆灌室內的花木。還有花店中的插花用臭氧水噴灑或直接插在臭氧水中。經過臭氧噴灑或澆灌的花木,枝葉更青翠、花朵更鮮艷、花期更長久。
        家庭中應用臭氧的地方還有很多,比如將餐具裝在容器里通上臭氧,可以代替消毒碗柜進行殺菌消毒。還可以對泡在水里的衣物、毛巾、抹布進行消毒除臭。
        通過以上臭氧應用實例的介紹,大家可以知道臭氧對人類生活所起的作用。目前雖然臭氧的積極作用已被人們所接受。但是許多人對臭氧仍然存在著一些疑慮和偏見。對臭氧消毒凈化器的推廣應用形成一道障礙。針對這一問題,我們來講述本講座第五個方面:

        五、消除臭氧應用的疑慮

        有些資料報道了臭氧對人體有某種危害。
        那么,臭氧對人體究竟有那些具體危害呢?危害程度又如何呢?世界上有關資料眾說紛紜。評說不一。由于臭氧的應用在我國的正面宣傳還不十分普及,在客觀論證上形成一定的局限性,再加上一些誤導不免給人們留下疑慮和偏見。
        我們認為,自然界任何一件事、一種物質都有它的兩面性,臭氧當然不例外,也有其弊的一面。但是綜合世界上應用臭氧的歷史,還沒出現受臭氧嚴重危害的實例。跟別的物質相比,臭氧應用的安全性顯而易見。按目前臭氧產業發展的形勢,使人們認識到這種利弊問題。如同顧慮廚房中不可避免地會發生一點煤氣泄漏而不去燒煤氣一樣被廣大用戶愿意接受。臭氧在醫院病房作為消毒劑,與傳統的福爾馬林、雷素等產生副作用相比,那算不了什么。通過這些對比,大家的疑慮不難消除。另外,從國家衛生部和美國等國家規定的臭氧安全濃度,可以理解到應用臭氧的安全性。
        國家衛生部和美國等國家規定,臭氧在空氣中安全濃度為0.1ppm,允許接觸時間為10個小時。而人們感知的濃度為0.02~0.04ppm。所以聞到的臭氧濃度高安全濃度有一定的距離。剛接觸臭氧的人有一種不適感,但接觸幾次后會自然適應,真正濃度過高又刺激感覺,你自然想到關機或離開臭氧高濃度區。所以一般使用不會產生副作用。
        通過本講座,能使更多的人了解臭氧,能使廣大的用戶用好臭氧消毒凈化器。改善生活環境,提高生活質量是我們的心愿。
        (責任編輯:BEYOKozone)
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