清時捷講堂 | 3分鐘了解臭氧消毒與檢測

臭氧在大氣環境中天然存在、能吸收紫外線輻射，是一種具有魚腥氣 味的氣體，與氧氣是同素異形體，化學式是O₃。

臭氧是自然界最強的氧化劑之一，在水中氧化還原電位僅次于氟而居第二位，高于過氧化氫、高錳酸鉀、二氧化氯等氧化劑。

臭氧的穩定性極差，在常溫下可自行分解為氧，隨著溫度升高，分解速度加快。溫度超過100℃時，分解劇烈；溫度達到270℃時，可立即轉化為氧氣。pH值越高，分解也越快。

在含有雜質的水溶液中臭氧被迅速分解消耗，而在純水中分解速度會相對慢一些，20℃下半衰期大約是20min。

臭氧幾乎對所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原蟲、卵囊都具有明顯的滅活效果。

其消毒機理如下：臭氧是一種強氧化劑，其分子極不穩定，能分解產生氧化能力極強的單原子氧(O)和羥基(OH)，是獨有的融菌型制劑，可迅速融入細胞壁，破壞細菌、病毒等微生物的內部結構，短時間內破壞細菌、病毒、各種霉菌、真菌、原蟲孢體卵囊及微生物的生物結構，使之失去生存條件。

臭氧不能像其它工業氣體一樣可以用瓶貯存，一般通過臭氧發生器現場生產。其系統部件通常由四部分組成包括氣源制備、臭氧發生、接觸反應和尾氣處理。

應用系統常見的工況影響因素有氣源純凈度，設備腔體溫度以及氣液混合方式。

原料氣體中的油、粉塵和水分都會在電暈放電的臭氧發生器內產生短路電弧，降低放電效率使臭氧濃度減少。設備腔體溫度過高加快臭氧分解，影響生成效率。常見的臭氧與水混合的方式有鼓泡法、射流法、混合泵等幾種，不同的方式混合效率不同。

臭氧不僅滅菌速度快，滅菌率高，還可去色除臭，但很不穩定，容易被還原分解，持續性差(10 min~15 min即可衰減一半；40 min后濃度幾乎衰減為零)，因此，一般與其他消毒劑聯合使用，比如氯，以維持水中一定消毒劑水平。

臭氧雖然自身會分解成氧氣，但消毒過程仍會產生副產物，如氮氧化物、溴酸鹽、甲醛等。

只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定濃度的臭氧，并維持一定的反應時間，才能達到殺菌消毒的目的。因此需要對水中臭氧余量進行監測。

由于臭氧在水中穩定性很差，因此最好現場取樣立即測定。

臭氧常用的檢測方法主要有：碘量法、靛藍法、DPD法，其中碘量法與靛藍法是《GB 5750-2006生活飲用水標準檢驗方法》推薦的臭氧檢測方法。

1、碘量法

碘量法顯色直觀，不需要貴重儀器，檢測靈敏度可高達2μg/L，但碘量法檢測屬于手工操作，因此測量的精度與操作者經驗、操作過程、所需的化學物質及實驗儀器設備有關，對操作者要求高。

檢測時易受氧化劑(如NO、Cl₂等)的干擾。一般用于不含其他氧化劑的清水中臭氧濃度的測量，適合實驗室檢測。

2、DPD法

DPD法是非特異性的非標方法，水中氧化性物質均會影響DPD顯色。 而臭氧處理水的過程中，存在氮氧化物副產物，還可能會形成過氧化氫等其它氧化劑，因此，DPD法測定水中剩余臭氧時容易出現測定結果偏高的現象。

一般當水樣中同時存在氯或者溴，測量時可用甘氨酸試劑破壞水樣中的臭氧，通過前后兩次測量差值（未加甘氨酸、加了甘氨酸）測得臭氧濃度值。

另外，DPD試劑顯色程度會隨時間加深，因此溶液顯色反應時間應控制在1min左右，確保檢測準確性。

3、靛藍法

該方法為國標方法，具有測定簡便、迅速，選擇性強、抗干擾能力優于其他方法的優點，可用于大批量的現場水樣測定。

過氧化氫和有機過氧化物等干擾物和靛蘭試劑反應緩慢，反應時間要在6 h以上，一般在4 h內測完水樣就影響不大。