(一)空氣源和氧氣源

臭氧發(fā)生器一般由空氣中的氧氣或氧氣瓶中的純氧為原料氣體。

以瓶裝氧氣或小型制氧機(jī)為氣源的臭氧發(fā)生器，稱為氧氣源的臭氧發(fā)生器。

以空氣為氣源的臭氧發(fā)生器稱為空氣源臭氧發(fā)生器。

兩種臭氧發(fā)生器的配置和結(jié)構(gòu)基本相同，但同樣功率和大小的臭氧發(fā)生器氧氣源的發(fā)生器比空氣源的臭氧發(fā)生器臭氧發(fā)生量大。

有人認(rèn)為空氣源的臭氧發(fā)生器在設(shè)備價(jià)格和運(yùn)行成本方面比氧氣源的臭氧發(fā)生器優(yōu)越。這是誤解。其實(shí)同樣發(fā)生量的臭氧發(fā)生器空氣源的價(jià)格遠(yuǎn)比氧氣源的高。只有當(dāng)需要的發(fā)生量很大（大于100g/h，甚至150g/h以上）的臭氧發(fā)生器。用氧氣鋼瓶既麻煩又運(yùn)行費(fèi)用高時(shí)才考慮用氧氣源的臭氧發(fā)生器。而50g/h以下的臭氧發(fā)生器用氧氣源的更經(jīng)濟(jì)、合算。如果換氧氣鋼瓶不方便,也可選用帶制氧機(jī)的臭氧發(fā)生器。

事實(shí)上，空氣源的臭氧發(fā)生器的空氣，并不是一般的壓縮空氣就可以用，而是要對(duì)空氣進(jìn)行壓縮、過濾、冷干、吸干等多種處理后才能使用。如果不經(jīng)過處理，僅用壓縮空氣為氣源，臭氧發(fā)生量會(huì)很小。（參考第一章第四節(jié)）其中最關(guān)鍵的問題是空氣中含有大量的水分，這對(duì)臭氧的產(chǎn)生極為不利。而且臭氧發(fā)生量隨環(huán)境溫度濕度的變化很大。只有在要求很低的領(lǐng)域才可以應(yīng)用不經(jīng)處理的空氣源臭氧發(fā)生器。

有的臭氧生產(chǎn)企業(yè)，以不經(jīng)過深度干燥處理的空氣源臭氧發(fā)生器有每小時(shí)幾十克的臭氧發(fā)生量是誤導(dǎo)。

進(jìn)一步了解這方面的知識(shí)，請(qǐng)打咨詢電話0571-886200093。

（二）露點(diǎn)和空氣的含濕量和相對(duì)濕度

臭氧對(duì)空氣源的干燥度要求很高，空氣的干燥度可以用相對(duì)濕度或露點(diǎn)來表示。

空氣不經(jīng)過干燥處理，它含有大量的水蒸汽。在30℃相對(duì)濕度80%的每Kg空氣中含有水蒸氣的量約為22g。每Kg空氣中水蒸汽含量的上限值稱為飽和含濕量。該值隨著空氣的溫度的上升而上升。30℃的飽和含濕量為26g，15℃為11g，0℃為3g.所以冬天空氣中的含濕量小，夏天空氣中的含濕量高。

相對(duì)濕度是不飽和的空氣中的絕對(duì)濕度和同一濕度下的飽和絕對(duì)濕度比值，以百分?jǐn)?shù)表示。百分?jǐn)?shù)越高越潮濕。如果有一團(tuán)不飽和濕空氣，當(dāng)溫度不斷下降到某一溫度時(shí)，這團(tuán)空氣中的水蒸汽就會(huì)達(dá)到飽和值，并有水份析出，也就凝“露水”了。這個(gè)溫度叫這團(tuán)濕空氣的露點(diǎn)溫度，簡稱“露點(diǎn)”。露點(diǎn)可以表示這團(tuán)空氣中的水份含量。

空氣干燥露點(diǎn)低，空氣潮濕露點(diǎn)就高。

如：(環(huán)境溫度為25℃，相對(duì)濕度為70%時(shí))露點(diǎn)為+16℃，水份含量為12.8 g/m3

(環(huán)境溫度為0℃，相對(duì)濕度為50%時(shí))露點(diǎn)為-10℃，水份含量為2.4 g/m3

空氣的露點(diǎn)為-23℃，水份含量為0.7 g/m3

空氣的露點(diǎn)為-45℃，水份含量為0.1 g/m3

一般空氣源臭氧發(fā)生器的氣源露點(diǎn)要求小于-45℃以下，所以就必須要用有足夠容量的冷干、吸干低露點(diǎn)組合式干燥機(jī)來處理空氣。

（三）空氣中臭氧濃度和滅菌濃度

空氣中臭氧濃度的單位一般有兩種，ppm和mg/m3.

空氣中的臭氧濃度高低和細(xì)菌殺滅率直接相關(guān)。一般說來濃度高殺滅率高，濃度低殺滅率低。另外它和環(huán)境的相對(duì)濕度有關(guān)，相對(duì)濕度大于70%以上殺滅有效，低于40%殺滅無效。

Ppm是百萬分之一質(zhì)量比，即單位體積內(nèi)空氣中的臭氧的質(zhì)量/空氣的質(zhì)量

mg/m3是每m3空氣中的臭氧的含量（mg）

由于空氣的質(zhì)量隨溫度而變所以ppm和mg/m3的換算

1ppm=2 mg/m3(室溫25℃)

1ppm=2.14 mg/m3（室溫0℃）

實(shí)踐表明，當(dāng)空氣中的臭氧濃度達(dá)到15ppm或30 mg/m3相對(duì)濕度大于70%其自然菌的殺滅率可達(dá)99%以上。

空氣中的臭氧濃度可用我公司CYQC-1型空氣臭氧濃度速測儀進(jìn)行測試。

（四）水中的臭氧濃度和滅菌濃度

水中的臭氧濃度的單位一般有兩種mg/L和ppm.

水中的臭氧濃度高低和細(xì)菌的殺滅率直接有關(guān)。水用臭氧消毒滅菌有一個(gè)閾值，一般水中的剩余臭氧濃度達(dá)到0.3mg/L，水中的細(xì)菌繁殖體，真菌繁殖體，幾分鐘頃刻被殺滅。水溶性病毒的殺滅更容易。

所謂剩余臭氧濃度，就是用臭氧把水中的有機(jī)物、微生物和其他可被氧化的物質(zhì)氧化后，水中剩余的臭氧濃度。一般臭氧加到水中以后，過10~30分鐘測出的濃度已可認(rèn)為是剩余臭氧濃度。

綜上所述，一般經(jīng)過中空纖維超濾，反滲透膜過濾過的凈水，剩余臭氧濃度達(dá)到0.3~0.6 mg/L，大腸桿菌、菌落總數(shù)都能達(dá)到零指標(biāo)。只要防止二次再污染（如瓶子、蓋子的污染）微生物指標(biāo)不會(huì)有大問題。但真菌孢子、藻類孢子的殺滅比較困難。要0.8~1 mg/L才能殺滅。但0.6 mg/L以上的臭氧濃度有可能影響水的口感，用戶要注意。沒有經(jīng)過過濾的水，如過細(xì)菌和污物結(jié)成團(tuán)殺滅也就比較困難了。

Ppm是百萬分之一的質(zhì)量比，即單位體積水中臭氧的質(zhì)量/水的質(zhì)量

mg/L是每升水中臭氧的質(zhì)量。

不考慮水隨溫度變化而密度有微小變化的因素，可以認(rèn)為水中的臭氧濃度1ppm=1 mg/L

水中臭氧濃度可用我公司的CHYC-1型臭氧濃度速測儀進(jìn)行測試。

（五）為什么用臭氧對(duì)空氣消毒時(shí)，空氣濕度高，消毒效果好？

臭氧消毒機(jī)理是：臭氧中的原子態(tài)氧有強(qiáng)烈的氧化作用，能將細(xì)菌的細(xì)胞壁（膜）破壞，使其不能繁殖。也能浸透細(xì)胞壁，進(jìn)入細(xì)菌內(nèi)部破壞其新陳代謝必須的原酶。

臭氧會(huì)進(jìn)入細(xì)菌的細(xì)胞壁。當(dāng)空氣濕度高，細(xì)菌的細(xì)胞壁會(huì)被軟化，臭氧容易浸入細(xì)胞壁和細(xì)胞內(nèi)部，氧化破壞細(xì)菌原酶，殺滅細(xì)菌，所以，當(dāng)空氣濕度高時(shí)臭氧殺菌效果好。

但是特別要指出的是，開放式臭氧發(fā)生器特別是沿面放電的開放式臭氧發(fā)生器，其氣源就是室內(nèi)空氣，如果濕度高明顯降低臭氧發(fā)生量，所以這是一對(duì)矛盾。所以建議濕度較高的車間空氣消毒,用CFY型臭氧發(fā)生器的集中外置式臭氧消毒方案比較合理,因?yàn)榧型庵檬匠粞跸痉桨赴严究臻g和臭氧生產(chǎn)隔離開了。

（六）臭氧半衰期的概念是什么

臭氧極不穩(wěn)定，兩個(gè)臭氧分子能復(fù)合成三個(gè)氧氣分子。

O3 + O3 碰撞 3O2

由于臭氧要復(fù)合成氧氣，所以在水中或空氣中，原有的臭氧濃度要不斷的減少。臭氧濃度遞減的速度可用半衰期來表示。半衰期是臭氧濃度減少到原來濃度一半所需要的時(shí)間。

文獻(xiàn)資料一般認(rèn)為25℃時(shí)空氣中的臭氧半衰期約為30~40分鐘；25℃是空氣中的臭氧半衰期約為100分鐘。

溫度越高O3復(fù)合越容易，半衰期越短。

水溫在4℃時(shí)中水臭氧的半衰期可達(dá)幾天或更長。冬季加臭氧制水，特別要注意此問題。因此,要根據(jù)室溫情況及時(shí)增減臭氧投放量.制定合理的臭氧消毒工藝方案.

（七）空氣中臭氧投放量計(jì)算

本節(jié)需要一定的高等數(shù)學(xué)知識(shí),有興趣的讀者可以詳細(xì)閱讀.一般只需了解結(jié)果即可.

一、概述：

臭氧滅菌率和臭氧濃度有關(guān)。衛(wèi)生部2002版《消毒技術(shù)規(guī)范》162頁有關(guān)臭氧滅菌章節(jié)中指出，“采用20mg濃度的臭氧作用30分鐘，對(duì)自然菌的殺滅率達(dá)到90%以上?！彼?，達(dá)到一定濃度的臭氧濃度是保證自然菌殺滅率的關(guān)鍵。

如果臭氧投放量為A，需消毒滅菌空間容積為V?？臻g內(nèi)的臭氧濃度并不是A/V，因?yàn)橥斗挪荒芩矔r(shí)進(jìn)行，又因?yàn)槌粞跻S時(shí)間而衰減。所以臭氧濃度隨時(shí)間不斷變化。

當(dāng)t=0時(shí)，在某一滅菌空間內(nèi)的臭氧量為mo。隨著時(shí)間的推移，mo的值要不斷的減少。當(dāng)mo值衰減到1/2·mo時(shí)的時(shí)間稱為半衰期，定義為τ。

二、衰變系數(shù)公式得出：

臭氧濃度η=（一定容積內(nèi)的臭氧量M）÷ 容積值。

所以臭氧量M和臭氧濃度η的關(guān)系十分明確。

臭氧量M是隨時(shí)間而變的變量，即M是時(shí)間t的函數(shù)。

M=M（t）

臭氧量M要隨時(shí)間衰變。它的衰減速度可用

dM /dt表示，并正比臭氧量M。即

dM /dt=-λM………………………（1）

其中λ為衰變系數(shù)，負(fù)號(hào)表示是衰減。

解微分方程（1）：dM /dt=-λM

分離變量： dM /M=-λdt

兩邊積分： ∫dM /M=∫-λdt

lnM=-λt+c

M=e-λt+c=ec·e-λt

令ec=cˊ則 M= cˊ·e-λt

當(dāng)t=0時(shí)，M=MO，初始條件代入上式

MO = cˊ·e-λ·0

e-λ·0=1 得cˊ= MO

得解： M= MO·e-λt………………………（2）

令初試臭氧MO衰減到1/2·MO時(shí)的時(shí)間為半衰期τ，則τ應(yīng)滿足：

1/2·MO= MOe-λτ

1/2=e-λτ 1/2=1/eλτ 2=eλτ

λτ=ln2

λ= ln2/τ……………………… (3)

(3)式為衰變系數(shù)λ和半衰期的關(guān)系。臭氧在空氣中的半衰期在文獻(xiàn)中比較亂。有的說是一小時(shí)，有的說是半小時(shí)。

事實(shí)上，臭氧在空氣中的半衰期τ是隨空氣溫度、濕度而變化。我們通過實(shí)驗(yàn)得到了較為可信的數(shù)據(jù)。

溫度 35OC 30 OC 26 OC 23.5 OC 20 OC

τ(分鐘) 32 48 65 98 120

在室溫25 OC（70%相對(duì)濕度）半衰期為1小時(shí)可以認(rèn)為是正確的，在大于35 OC的室溫情況下的半衰期可以認(rèn)為的半小時(shí)。

三、消毒空間即時(shí)臭氧總量的計(jì)算公式的得出

設(shè)：⑴殺滅空間內(nèi)的臭氧量為m，(m=f(t)是時(shí)間的函數(shù))

⑵A為單位時(shí)間的投放量

⑶λ= ln2/τ為衰減函數(shù)，（τ為某一溫度下的半衰期）

則有微分方程：dm=Adt-λmdt…………………(4)

意思是：在dt時(shí)間內(nèi)，臭氧的增加量dm等于單位時(shí)間內(nèi)臭氧投放量乘以dt，減去在dt時(shí)間內(nèi)的衰減量

dm/dt=A-λm

這是一個(gè)一階線性非齊次方程，其標(biāo)準(zhǔn)式為

yˊ+p(x)y=q(x)

其通解為 y=e-∫p(x) dx[∫q(x) e∫p(x) dx?dx+c]

對(duì)于我們的方程：

y=m p(x)= λ q(x)=A x=t

代入通解： m=e-∫λdt[∫A? e∫p(x) dx?dt+c1]

積分得 m=e-λt[∫A? eλt?dt+c1]

再積分得 m=e-λt[（A/λ）?（eλt+ c2）+c1]

化簡 m=e-λt[（A/λ）?eλt+ （A/λ）?c2+c1]

令（A/λ）?c2+c1=c 則

m=e-λt[（A/λ）?eλt+c]

化簡 m=A/λ+c e-λt

代入初始條件：當(dāng)t=0時(shí)，還沒有臭氧投放，則m=0

0=A/λ+ c e-λ˙0 (c e-λ˙0=1)

得 c=-A/λ

代入 m=A/λ-（A/λ）e-λt

m=A/λ（1- e-λt）………………（5）

（5）式即為我們在滅菌方案中用的臭氧即時(shí)總量計(jì)算公式。

四、臭氧投放量和投放時(shí)間

式（5）m=A/λ（1- e-λt）全面描述了臭氧投放量、衰減量和時(shí)間之間的關(guān)系。其中：A為單位時(shí)間的臭氧投放量

λ為衰變系數(shù) λ= ln2/τ

τ為臭氧半衰期 由實(shí)驗(yàn)確定

m為消毒空間內(nèi)的即時(shí)臭氧總量 它是時(shí)間的函數(shù) m=f(t)

至此，只要知道單位時(shí)間臭氧投放量，臭氧半衰期τ，任何時(shí)間t時(shí)的消毒空間內(nèi)的臭氧量便能得出。

例題:對(duì)于1500m3的消毒空間要達(dá)到15PPM，（30mg/ m3）的臭氧濃度，空間內(nèi)的臭氧總量應(yīng)為：m=1500m3x30 mg/ m3=45g

如果用一臺(tái)80g/h的臭氧發(fā)生器,即A=80g/h的臭氧發(fā)生器,開多少時(shí)間能達(dá)到要求.

（1）25 OC時(shí)的τ為1小時(shí)，代入（5）式有：

45=80τ/ln2[1-e(- ln2/τ)·t]

計(jì)算 1-e(- ln2/τ)·t=0.39

e(- ln2/τ)·t=0.61

兩邊取以e為底的對(duì)數(shù) t·ln2=0.495

t=0.71小時(shí)

注意:僅僅是達(dá)到15ppm的臭氧濃度的時(shí)間,還需加作用0.5小時(shí)的保持臭氧濃度時(shí)間,則開啟臭氧發(fā)生器的時(shí)間應(yīng)為T=0.71+0.5=1.21小時(shí)

（2）若氣溫高于35OC，則τ=0.5小時(shí)

45=[80/（2ln2）]·[1-e(- 2ln2)·t]

1-e(- 2ln2)·t=0.7796

e- 2 t·ln2=0.220

取對(duì)數(shù)： 2t·ln2=1.5

t=1.5/(2·ln2)

t=1.5/1.386

t=1.08小時(shí)

（3）T=1.08+0.5=1.58小時(shí)

八、為什么水中臭氧消毒滅菌效果特別好

臭氧溶于水中后會(huì)出現(xiàn)下列兩種反應(yīng)：一種是直接氧化；另一種是在水中羥基、過氧化氫、有機(jī)物、腐殖質(zhì)和高濃度的氫氧根誘發(fā)下自行分解成羥基自由基(-OH)，間接氧化有機(jī)物，微生物。羥基自由基是最強(qiáng)的氧化劑，消毒滅菌能力比臭氧更強(qiáng)。因?yàn)樗谐粞跸緶缇鶲3 和-OH雙重作用,所以臭氧在水中消毒滅菌效果特別好.

九、水中PH值對(duì)臭氧的影響

由于氫氧根能誘發(fā)臭氧自行分解成羥基自由基，所以低PH（酸性）條件下有利于臭氧直接氧化反應(yīng)，而高PH值（堿性）條件下有利于羥基自由基的間接氧化反應(yīng)。因此，臭氧溶解于呈堿性的水中，臭氧分解較快，無法直接檢測水中臭氧含量，但氧化殺菌效果仍然存在且更好。但考慮到檢測的方便，水中使用臭氧，應(yīng)保持水呈弱酸性。

十、氣水混合

臭氧氣體要高效的混合到水中，需要使用氣水混合裝置，常用的氣水混合裝置有三種：

1、水射器(文丘里管)是利用高速水流在變徑管道中流動(dòng)造成的負(fù)壓區(qū)吸入臭氧氣，并形成湍流起到混合效果。 

而在文丘里管后設(shè)置固定螺旋混合器則可進(jìn)一步起攪拌水、氣作用，在較長的距離內(nèi)保持湍流狀態(tài)以加強(qiáng)吸收。 

這種裝置由于混合時(shí)間很短，所以在其輸出管道后常常還需加設(shè)貯水罐，以增加水、氣接觸時(shí)間，并使水流速降低以使臭氧尾氣析出。它的混合效率高、費(fèi)用低、占地面積小，生產(chǎn)成本低，但需加設(shè)水泵以保證水的噴射速度，而且工藝參數(shù)不易掌握，會(huì)出現(xiàn)回水的情況,且處理水量不能隨意調(diào)節(jié)，否則將發(fā)生氣、液兩相分離，影響吸收效果

2. 鼓泡法：大型水處理用鼓泡池，小型水處理則常用鼓泡塔（混合塔或稱氧化塔）要求鼓泡器（布?xì)馄鳎┯行?幾個(gè)微米到幾十微米孔徑)的孔徑以增加臭氧的比表面積，而且要求孔徑布?xì)饩鶆?，以使水、氣全面接觸，尤其是在鼓泡池中用多個(gè)布?xì)馄鲿r(shí)，同時(shí)一般要求從水面到布?xì)馄鞅砻?，水深不小?-5m，以利于氣、水充分接觸。 

它的優(yōu)點(diǎn)是：操作方便，可以很容易改變運(yùn)行參數(shù)而不影響投加效果和工作的穩(wěn)定，動(dòng)力消耗少，鼓泡塔結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。 

但其體積過于龐大，池式占地面積大，塔式要求較高廠房且成本較高

3.攪拌法：使用渦輪泵，混合效果很好，而且體積小巧，工藝參數(shù)操作容易，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜成本高，動(dòng)力消耗大，維修復(fù)雜，在它的管路后而也需設(shè)置貯水罐。

十一、碘量法測試臭氧發(fā)生量的原理和方法

臭氧發(fā)生器每小時(shí)產(chǎn)生臭氧的量常采用碘量法測試，方法如下：

1.用分析純KI20g溶于純凈水中，制成1000ml溶液。

2.用Na2S2O3·5H2O（硫代硫酸鈉）25g溶于純凈水中制成0.1mol1000ml溶液，則其中Na2S2O3有158*25/（158+18*5）=15.93g。

3.在一容器中倒入一定量的KI溶液，注入少許稀硫酸（使溶液呈酸性，防止臭氧過快分解），通過布?xì)忸^往溶液中通30秒鐘臭氧，溶液呈現(xiàn)褐色（臭氧越多，顏色越深）。過程即方程式①

4.用硫代硫酸鈉溶液滴定上面所得溶液直到無色，過程即方程式②。所用掉的硫代硫酸鈉溶液的體積（ml）乘以0.288（見計(jì)算式③）生器的發(fā)生量（g）

碘量法的測試原理基于以下方程式：

O3+2KI+H20＝O2+I2+2KOH ①

I2+2Na2S2O3＝2NaI+Na2S4O6 ②

設(shè)30秒內(nèi)臭氧發(fā)生量為Ag，消耗掉的Na2S2O3溶液為Bml，則Na2S2O3有15.93B/1000g

方程式化簡后為O3 ∽2Na2S2O3

48 316

A 15.93B/1000

則A=48*15.93B/1000/316(30秒)，

推得1小時(shí)產(chǎn)生臭氧120A=120*48*15.93B/1000/316=0.288B ③

十二、怎樣速測水中剩余臭氧濃度

使用CHYC-1型水中臭氧濃度測試儀（見本公司產(chǎn)品介紹之）

測試方法：在A、B試管中各加入5ml被測臭氧水，同時(shí)在B管中加入一小包DPD測試粉，水立刻變成紅色，轉(zhuǎn)動(dòng)比色盤比較兩視窗顏色，直到兩管達(dá)到相同色度，此時(shí)讀數(shù)窗口的數(shù)據(jù)，即為水中臭氧濃度。（注意：被測水若為堿性，此方法不適用，但殺菌效果仍然存在。）

十三、怎樣測量空氣中剩余臭氧濃度

使用CYQC-1型空氣中臭氧濃度測試儀（見本公司產(chǎn)品介紹之）

測試方法：折斷測試管兩頭，將測試管插入氣體采樣器。用采樣器抽取含有臭氧的被測空氣100ml，臭氧氣體氧化測試管內(nèi)浸有化學(xué)藥品的藍(lán)色藥粉，使藍(lán)色變白，由變白的長度讀出測試管中的刻度來確定空氣。