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臭氧

1、臭氧的物化性質是怎樣的?

人類發現臭氧已經有一百年的歷史。在距離地球表面15～25公里的高空，因受太陽紫外線照射的緣故，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傘。

臭氧分子式為O3，是氧的同素異構體，又名三原子氧，因其類似魚腥味的臭味而得名，雷電后的腥臭味即是電擊產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色氣體，當濃度達到15%時，呈現出淡藍色。臭氧的沸點是-112oC，密度是2.144g/m3，是氧的1.65倍?？扇嘉镌诔粞踔腥紵仍谘鯕庵腥紵用土?，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。臭氧分子結構極不穩定，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，隨水質與水溫的不同而有所變化。臭氧在水溶液中的穩定性受水中所含雜質的影響較大，特別是有金屬離子存在時，臭氧可迅速分解為氧氣。

2、臭氧在水處理中的應用有哪些?

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，是一種比氯性質更強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，其殺菌和除病毒效果較好，而且接觸時間較短。比如臭氧達到某種消毒效果要求投加量與接觸時間的乘積是5的話，要達到同樣效果，氯的投加量與接觸時間的乘積是1440。

臭氧消毒的Z大特點是當水中含有有機物時，不會產生氯消毒時容易生成的有機氯化物一類有毒物質。而且由于臭氧的氧化力*，不但可以殺菌，還可以除去水中的色味等有機物，即同時具有殺菌、除臭、去色、除酚等多種作用。由于其分解快而沒有殘留物質存在，因此特別適用于對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。

利用臭氧的強氧化性，可以將污水中的Fe2+、Mn2+等金屬離子氧化到較高或Z高氧化態，再加堿形成更難溶的氫氧化物沉淀從水中除去。當廢水中含有qing化物、硫化物、亞硝酸鹽等有毒還原性無機物時，可以使用臭氧氧化的方法，將其氧化為CO2、N2O、SO42-、NO3-等無毒或毒性較小的物質。

與有機物反應時，臭氧的氧化作用可導致不飽和的有機分子的破裂而發生臭氧分解。即臭氧分子在極性有機分子原來的雙鍵位置上發生反應，把其分子分裂為兩個羧酸類分子。臭氧化物的自發性分裂產生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基團的兩性離子，后者是不穩定的，可分解成酸和醛。因此，在廢水處理領域，已開始廣泛利用臭氧的這一性質對一些難以生物降解的有機廢水進行處理，作為二級生物處理的預處理。紫外/臭氧光化學系統能促進臭氧分解產生氧化能力更強的?OH自由基，從而提高臭氧的氧化速率和效率，實現對有機物*的礦化處理。比如這樣的系統對含二甲苯廢水進行處理時，可以將二甲苯*氧化成無毒的水及二氧化碳。

使用臭氧時的注意事項有哪些?

⑴臭氧是一種有毒氣體，對人體眼和呼吸器官有強烈的刺激作用，正常大氣中的臭氧的體積比濃度是(1～4)×10-8m3/m3，當空氣中臭氧體積比濃度達到(1～10)×10-6m3/m3時，就會使人出現頭痛、惡xin等癥狀。《工業企業設計衛生標準》GBZ1—2002規定車間空氣中O3的Z高允許濃度為0.3mg/m3。

⑵臭氧極不穩定，在常溫常壓下容易自行分解成為氧氣并放出熱量。在空氣中，臭氧的分解速度與溫度和其濃度有關，溫度越高，分解越快，濃度越高，分解越快。臭氧在水中的分解速度比在空氣中的分解速度要快得多，水中的羥離子對其分解有強烈的催化作用，所以pH值越高，臭氧分解越快。因此不能貯存和運輸，必須在使用現場制備。

⑶臭氧具有強烈的腐蝕性，除鉑、金、銥、氟以外，臭氧幾乎可與元素周期表中的所有元素反應。因此凡與其接觸的容器、管道、擴散器均要采用不繡鋼、陶瓷、聚氯乙烯塑料等耐腐蝕材料或作防腐處理。

⑷臭氧在水中的溶解度只有10mg/L，因此通入污水中的臭氧往往不能被全部利用。為了提高臭氧的利用率，接觸反應池建成水深5～6m的深水池，或建成封閉的多格串聯式接觸池，并設置管式或板式微孔擴散器散布臭氧。

4、臭氧的制備方法有哪些?

臭氧的制備方法有化學法、電解法、紫外線法、輻照法和無聲放電法等。水處理中應用的多是無聲放電法，其生產臭氧的原理是在兩平行高壓電極之間隔以一層介電體(又稱誘電體，通常是特種玻璃材料)并保持一定的放電間隙;通入15000～17500V高壓交流電后，在放電間隙形成均勻的藍紫色電暈放電，經過凈化和干燥的空氣或氧氣通過放電間隙，氧分子受高能電子激發獲得能量，并相互發生碰撞聚合形成臭氧分子。生產1kg臭氧耗電約20～30kW。

臭氧由臭氧發生器制取，一般以空氣或氧氣為原料，空氣中含有的蒸氣和灰塵都會形成弧電損壞電極和降低臭氧產量，所以進入臭氧發生器的空氣必須預先經過凈化和干燥。利用氧氣作為制造臭氧的原料時，并不是純氧效果，一般氧氣濃度在92%～99%臭氧產率Z高，這可能是因為其中的雜質起到了催化劑的作用。利用氧氣為原料的臭氧發生器，國外單機發生量已可達250kg/h，這為大規模利用臭氧消毒打下了良好的基礎。

為了提高臭氧的溶水效果，一般使用水深較大(5～6m)的接觸池，而且應使臭氧以微氣泡形式，在水中迅速混合和擴散。常用臭氧加注方法有靜態混合器、文丘里管和微孔曝氣等形式，這一過程要在接觸池內完成，接觸時間通常只要數分鐘，結合不同的水質，臭氧的投加量一般為1～5mg/L之間。為此，臭氧氧化工藝主要包括空氣凈化干燥裝置、臭氧發生器以及水-臭氧的接觸池。

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