在距離地球表面15～25公里的高空，因受太陽(yáng)紫外線照射的緣故，形成了包圍在地球外圍空間的臭氧層，這厚厚的臭氧層正是人類賴以生存的保護(hù)傘。
臭氧分子式為O3，是氧的同素異構(gòu)體，又名三原子氧，因其類似魚(yú)腥味的臭味而得名，雷電后的腥臭味即是電擊產(chǎn)生臭氧而使空氣具有的氣味。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。臭氧的沸點(diǎn)是-112，密度是2.144g/m3，是氧的1.65倍。
可燃物在臭氧中燃燒比在氧氣中燃燒更加猛烈，可獲得更高的溫度。臭氧在水中的溶解度較高，在同樣條件下是純氧的10倍。臭氧分子結(jié)構(gòu)極不穩(wěn)定，容易分解成氧氣，而且臭氧在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧在空氣中的半衰期一般為20～50分鐘，一般隨溫度與濕度的增高而加快。臭氧在水中半衰期約為35分鐘，隨水質(zhì)與水溫的不同而有所變化。臭氧在水溶液中的穩(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氣。
臭氧和氯的氧化還原電位分別是2.07V和1.36V，因此，臭氧的氧化性僅次于羥基自由基•OH和氟，是一種比氯性質(zhì)更強(qiáng)烈的氧化劑和殺生劑，在水處理中的可以作為氧化劑或消毒劑。
作為消毒劑消毒時(shí)，其和除效果較好，而且接觸時(shí)間較短。比如臭氧達(dá)到某種消毒效果要求投加量與接觸時(shí)間的乘積是5的話，要達(dá)到同樣效果，氯的投加量與接觸時(shí)間的乘積是1440。臭氧消毒的大特點(diǎn)是當(dāng)水中含有有機(jī)物時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生氯消毒時(shí)容易生成的有機(jī)氯化物一類有毒物質(zhì)。而且由于臭氧的氧化力非常強(qiáng)，不但可以，還可以除去水中的色味等有機(jī)物，即同時(shí)具有、除臭、去色、除酚等多種作用。
由于其分解快而沒(méi)有殘留物質(zhì)存在，因此特別適用于對(duì)微污染地表水為水源的飲用水消毒和污水深度處理出水的消毒。利用臭氧的強(qiáng)氧化性，可以將污水中的Fe2+、Mn2+等金屬離子氧化到較高或高氧化態(tài)，再加堿形成更難溶的氫氧化物沉淀從水中除去。
當(dāng)廢水中含有氰基化合物物、硫化物、亞硝酸鹽等有毒還原性無(wú)機(jī)物時(shí)，可以使用臭氧氧化的方法，將其氧化為CO2、N2O、SO42-、NO3-等無(wú)毒或毒性較小的物質(zhì)。與有機(jī)物反應(yīng)時(shí)，臭氧的氧化作用可導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂而發(fā)生臭氧分解。即臭氧分子在極性有機(jī)分子原來(lái)的雙鍵位置上發(fā)生反應(yīng)，把其分子分裂為兩個(gè)羧酸類分子。
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團(tuán)的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。因此，在廢水處理領(lǐng)域，已開(kāi)始廣泛利用臭氧的這一性質(zhì)對(duì)一些難以生物降解的有機(jī)廢水進(jìn)行處理，作為二級(jí)生物處理的預(yù)處理。紫外/臭氧光化學(xué)系統(tǒng)能促進(jìn)臭氧分解產(chǎn)生氧化能力更強(qiáng)的•OH自由基，從而提高臭氧的氧化速率和效率，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物*的礦化處理。比如這樣的系統(tǒng)對(duì)含二甲苯廢水進(jìn)行處理時(shí)，可以將二甲苯*氧化成無(wú)毒的水及二氧化碳。
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