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臭氧的发现与应用


早在 1785 年,德国物理学家冯·马鲁姆用他的大功率电机进行试验时发现:当空气流过一串火花时,就产生一种特殊气味。1840 年,舒贝因在向慕尼黑科学院提交的一项备忘录中断定,在电解和电火花放电试验过程中有一种独特气味,这种气味是由一种新物质产生的,因而宣告了臭氧的发现。若干年后的今天,臭氧作为一种强氧化剂,已广泛应用于食用水的净化消毒和工业污水处理、空气净化及烟道气体中有毒物质的去除、医疗器具等的消毒杀菌、纺织物的漂白和脱色、食品保鲜、酒精饮料的提纯和人工陈化工艺等等方面。
  
1、臭氧在水处理中的应用
  
臭氧活性炭和膜法水处理工艺是目前去除水中有机物的两种典型饮用水深度净化工艺。臭氧活性炭工艺是费用较低、操作简单、处理效果稳定可靠的饮用水深度净化工艺,研究表明臭氧不仅具有很强的消毒杀菌作用,还可以氧化去除水中的微污染物质,这些微污染物质往往难以生物降解,如腐殖酸、农药、氯代有机物等,而且臭氧氧化较为彻底,较少产生副产物。
  
水中臭氧浓度保持在 0.1~0.5mg/L 作用 5~10min 即可达消毒目的,臭氧水消毒灭菌是急速的,消毒作用在瞬间发生;清水中臭氧浓度一旦达到 4mg/L,在 1 分钟内乙肝病毒灭活率为 100%;20℃时,水中臭氧浓度达 0.43mg/L 时,可将大肠杆菌 100%杀灭,而 10℃时仅需 0.36mg/L 即可;臭氧浓度为 0.25~38mg/L 时,仅需几秒或几分钟完全灭活甲型肝炎病毒(HAV)。
  
在工业废水处理方面,臭氧可用来去除 COD、BOD,并破坏有毒的化合物,目前已经用于炼油废水中酚类化合物的降解,含氰废水和印染废水的处理等。氰化物经臭氧氧化后生成的氰酸盐其毒性仅为氰化物的 1/100,甚至可进一步氧化成无害化物质,此外臭氧还可以去除水中的氨、硫化氢和亚硝酸盐等无机物。
  
2、臭氧在空气净化中的应用
  
空气应用臭氧浓度在 0.5ppm~5ppm 之间。
  
0.5ppm 的臭氧可以作为空气除味与杀菌,而物品表面消毒(杀灭微生物和去除化学污染)则要求提高几十倍的臭氧浓度。
  
0.5~1.0ppm 的臭氧用于臭氧消毒食品加工车间,即可杀灭空气中的 80%的自然菌,6~10ppm 的臭氧用于冷库消毒,停机后封库 24 小时以上细菌杀灭率 90%左右,霉菌杀灭率 80%左右。
  
2~3ppm 的臭氧用于水果贮藏期间,使霉菌的生长受到抑制,水果的贮藏期可以延长一倍。
  
3、臭氧在食品工业中的应用
  
食品加工工业领域中的臭氧利用技术有杀菌、脱臭、漂白、脱色以及用作生理活性物质等方面,现阶段利用较多的就是低含量臭氧的杀菌、脱臭和用作生理活性物质。
  
臭氧在食品杀菌方面的应用有原料的清洗杀菌处理,制造过程中制品和制成品的杀菌,加工车间内环境空气的杀菌等。使用臭氧水对蔬菜类食品进行清洗、杀菌,工艺简单,而且臭氧的浓度可以较低,故使用率高,应用范围广泛。在英国等国家现在已经开始致力于研究臭氧和紫外线结合杀菌技术应用于 MAP 上,已经取得了较好的效果。
  
臭氧在解决固体食品生产过程中对细菌的二次污染,也具有其他杀菌方法所不及的特殊作用,在矿泉水、汽水、果汁液等生产过程中所用的容器、管路、设备以及灌装产品的玻璃瓶和塑料桶的灭菌消毒方面,也取得了令人满意的效果。
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