清時捷講堂 | 3分鐘了解臭氧消毒與檢測

臭氧在大氣環(huán)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(xué)式是O₃。

臭氧是自然界最強(qiáng)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(wěn)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(dá)到270℃時，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。pH值越高，分解也越快。

在含有雜質(zhì)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(jī)理如下：臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，其分子極不穩(wěn)定，能分解產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的單原子氧(O)和羥基(OH)，是獨(dú)有的融菌型制劑，可迅速融入細(xì)胞壁，破壞細(xì)菌、病毒等微生物的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，短時間內(nèi)破壞細(xì)菌、病毒、各種霉菌、真菌、原蟲孢體卵囊及微生物的生物結(jié)構(gòu)，使之失去生存條件。

臭氧不能像其它工業(yè)氣體一樣可以用瓶貯存，一般通過臭氧發(fā)生器現(xiàn)場生產(chǎn)。其系統(tǒng)部件通常由四部分組成包括氣源制備、臭氧發(fā)生、接觸反應(yīng)和尾氣處理。

應(yīng)用系統(tǒng)常見的工況影響因素有氣源純凈度，設(shè)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(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生短路電弧，降低放電效率使臭氧濃度減少。設(shè)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(wěn)定，容易被還原分解，持續(xù)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(lián)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(chǎn)生副產(chǎn)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(yīng)時間，才能達(dá)到殺菌消毒的目的。因此需要對水中臭氧余量進(jìn)行監(jiān)測。

由于臭氧在水中穩(wěn)定性很差，因此最好現(xiàn)場取樣立即測定。

臭氧常用的檢測方法主要有：碘量法、靛藍(lán)法、DPD法，其中碘量法與靛藍(lán)法是《GB 5750-2006生活飲用水標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)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(dá)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(jīng)驗(yàn)、操作過程、所需的化學(xué)物質(zhì)及實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備有關(guān)，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(shí)驗(yàn)室檢測。

2、DPD法

DPD法是非特異性的非標(biāo)方法，水中氧化性物質(zhì)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(chǎn)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(xiàn)測定結(jié)果偏高的現(xiàn)象。

一般當(dāng)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(yīng)時間應(yīng)控制在1min左右，確保檢測準(zhǔn)確性。

3、靛藍(lán)法

該方法為國標(biāo)方法，具有測定簡便、迅速，選擇性強(qiáng)、抗干擾能力優(yōu)于其他方法的優(yōu)點(diǎn)，可用于大批量的現(xiàn)場水樣測定。

過氧化氫和有機(jī)過氧化物等干擾物和靛蘭試劑反應(yīng)緩慢，反應(yīng)時間要在6 h以上，一般在4 h內(nèi)測完水樣就影響不大。