臭氧的用途 （1）化學(xué)性質(zhì)及功效
臭氧（O3）是氧的同素異形體，它是一種具有特殊氣味的淡藍(lán)色氣體。分子結(jié)構(gòu)呈三角形，鍵角為116°，其密度是氧氣的1.5倍，在水中的溶解度是氧氣的10倍。臭氧是一種強(qiáng)氧化劑，它在水中的氧化還原電位為2.07V，僅次于氟（2.5V），其氧化能力高于氯（1.36V）和二氧化氯（1.5V），能破壞分解細(xì)菌的細(xì)胞壁，很快地?cái)U(kuò)散透進(jìn)細(xì)胞內(nèi)，氧化分解細(xì)菌內(nèi)部氧化葡萄糖所必須的葡萄糖氧化酶等，也可以直接與細(xì)菌、病毒發(fā)生作用，破壞細(xì)胞、核糖核酸（RNA），分解脫氧核糖核酸（DNA）、RNA、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)類和多糖等大分子聚合物，使細(xì)菌的代謝和繁殖過程遭到破壞。細(xì)菌被臭氧殺死是由細(xì)胞膜的斷裂所致，這一過程被稱為細(xì)胞消散，是由于細(xì)胞質(zhì)在水中被粉碎引起的，在消散的條件下細(xì)胞不可能再生。應(yīng)當(dāng)指出，與次氯酸類消毒劑不同，臭氧的殺菌能力不受PH值變化和氨的影響，其殺菌能力比氯大600-3000倍，它的滅菌、消毒作用幾乎是瞬時(shí)發(fā)生的，在水中臭氧濃度0.3-2mg/L時(shí)，0.5-1min內(nèi)就可以致死細(xì)菌。達(dá)到相同滅菌效果（如使大腸桿菌殺滅率達(dá)99%）所需臭氧水藥劑量僅是氯的0.0048%。
臭氧對酵母和寄生生物等也有活性，例如可以用它去除以下類型的微生物和病毒。
①病毒 已經(jīng)證明臭氧對病毒具有非常強(qiáng)的殺滅性，例如Poloi病毒在臭氧濃度為0.05-0.45mg/L時(shí)，2min就會失去活性。
?、阪吣?在臭氧濃度為0.3mg/L下作用2.4min就被完全除掉。
?、坻咦?由于孢衣的保護(hù)，它比生長態(tài)菌的抗臭氧能力高出10-15倍。
?、苷婢?白色念珠菌（candida albicans）和青霉屬菌（penicillium）能被殺滅。
?、菁纳?曼森氏血吸蟲（schistosoma mansoni）在3min后被殺滅。
此外，臭氧還可以氧化、分解水中的污染物，在水處理中對除嗅味、脫色、殺菌、去除酚、氰、鐵、錳和降低COD、BOD等都具有顯著的效果。
應(yīng)當(dāng)注意，雖然臭氧是強(qiáng)氧化劑，但其氧化能力是有選擇性的，像乙醇這種易被氧化的物質(zhì)卻不容易和臭氧作用。
（2）臭氧的發(fā)生及常用濃度
臭氧的半衰期僅為30-60min。由于它不穩(wěn)定、易分解，無法作為一般的產(chǎn)品貯存，因此需在現(xiàn)場制造。用空氣制成臭氧的濃度一般為10-20mg/L，用氧氣制成臭氧的濃度為20-40mg/L。含有1%-4%（質(zhì)量比）臭氧的空氣可用于水的消毒處理。
產(chǎn)生臭氧的方法是用干燥空氣或干燥氧氣作原料，通過放電法制得。另一個(gè)生產(chǎn)的臭氧的方法是電解法，將水電解變成氧元素，然后使其中的自由氧變成臭氧。
使用電解系統(tǒng)生產(chǎn)臭氧的主要優(yōu)點(diǎn)是：
① 沒有離子污染；
?、?待消毒處理的水是用來產(chǎn)生臭氧的原料，因此沒有來自系統(tǒng)外部的其他污染；
?、?臭氧在處理過程中一生成就被溶解，即可以用較少的設(shè)備進(jìn)行臭氧處理。
若在加壓條件下，可生產(chǎn)出較高濃度的臭氧。
（3）殘留臭氧去除法
經(jīng)臭氧消毒處理過的水在投入藥品生產(chǎn)前，應(yīng)當(dāng)將水中殘存（過剩）的臭氧去除掉，以免影響產(chǎn)品質(zhì)量。臭氧的殘留量一般應(yīng)控制在低于0.0005-0.5mg/L的水平。從理論說，去除或降低臭氧殘留的方法有活性炭過濾、催化轉(zhuǎn)換、熱破壞、紫外線輻射等。然而在制藥工藝應(yīng)用最廣的方法只是以催化分解為基礎(chǔ)的紫外線法。具體做法是在管道系統(tǒng)中的第一個(gè)用水點(diǎn)前安裝一個(gè)紫外殺菌器，當(dāng)開始用水或生產(chǎn)前，先打開紫外燈即可。晚上或周末不生產(chǎn)時(shí)，則可將紫外燈關(guān)閉。一般消除1mg/L臭氧殘留所需的紫外線照射量為90000µW·s/cm2。
（4）注意事項(xiàng)
臭氧最適用于水質(zhì)及用水量比較穩(wěn)定的系統(tǒng)，當(dāng)其發(fā)生變化時(shí)應(yīng)及時(shí)調(diào)整臭氧的用量。在實(shí)際生產(chǎn)中，及時(shí)進(jìn)行調(diào)節(jié)有一定的困難。
另一個(gè)須考慮的問題是水中有機(jī)物的含量，當(dāng)水的混濁度小于5mg/L時(shí)，對臭氧消毒滅菌的效果影響極微，混濁度增大，影響消毒效果。如果有機(jī)物含量很高時(shí)，臭氧的消耗量將會升高，其消毒能力則下降，因?yàn)槌粞鯇⑹紫认脑谟袡C(jī)物上，而不是殺滅細(xì)菌方面。因此，國外制藥業(yè)在制藥用水系統(tǒng)中增加了總機(jī)碳（TOC）的監(jiān)控項(xiàng)目。但糟糕的是，在受到嚴(yán)重有機(jī)物污染的進(jìn)水中用臭氧處理后，大的有機(jī)物分子會破裂成微生物新陳代謝的營養(yǎng)源，因此，在沒有維持管網(wǎng)臭氧濃度的情況下，反會使得粘泥增多，進(jìn)而使水質(zhì)惡化。
在許多方面，作為消毒劑的臭氧和氯氣，它們的優(yōu)點(diǎn)是互補(bǔ)的。臭氧具有快速殺菌和滅活病毒的作用，對于除嗅、味和色度，一般都有好的效果。氯氣則具有持久、靈活、可控制的殺菌作用，在管網(wǎng)系統(tǒng)中可連續(xù)使用。所以臭氧和氯氣結(jié)合起來使用，看來是水系統(tǒng)消毒最為理想的方式。
臭氧消毒方法的優(yōu)越性
1、優(yōu)于化學(xué)消毒方法：臭氧作為高效廣譜無殘留污染的氣體消毒劑比食品行業(yè)常用的消毒劑具有特殊的優(yōu)越性。與過氧乙酸、高錳酸鉀、甲醛（福爾馬林）、二氧化硫等化學(xué)消毒劑相比，其殺菌能力與過氧乙酸相當(dāng)，高于其他消毒劑。
臭氧會自行分解為氧氣，不產(chǎn)生殘留污染，消毒后不需通風(fēng)換氣。常規(guī)消毒均需通風(fēng)換氣或化學(xué)中和，麻煩而又降低消毒效果。臭氧可直接對食品使用作殺菌或防霉保鮮，為干法消毒，簡單易行。臭氧殺菌濃度對食品是極微弱的氧化濃度，對食品無害。
2、優(yōu)于紫外線照射
(1) 臭氧到處滲透，沒有死角。紫外線只有照射到物體表面且達(dá)到一定的照射強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)才有殺菌效果。食品車間一般比較高大，致使紫外線照射強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，特別是距離遠(yuǎn)，照射產(chǎn)生很大死角，如加工案板下部等。臭氧為氣體，滲透性強(qiáng)，擴(kuò)散性好，濃度均勻，沒有死角；
(2) 殺菌速度快。紫外線照射殺菌需要較長的作用時(shí)間，一般要照射6小時(shí)以上，而符合標(biāo)準(zhǔn)濃度的臭氧只需開機(jī)1小時(shí)以上；
(3) 高濕度下殺菌效果更好。紫外線照射殺菌在環(huán)境相對濕度達(dá)到60%以上時(shí)，消毒效果急劇下降，濕度達(dá)到80%以上時(shí)反可誘使細(xì)菌復(fù)活。臭氧則相反，濕度越高，殺菌效果越好。這是由于高濕度下細(xì)胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞，這一特性對于食品行業(yè)中普遍存在的高濕環(huán)境特別適合；
(4) 有低濃度保潔功能。紫外線照射時(shí)生產(chǎn)人員必須離開現(xiàn)場，照射完成后無法用低功率的紫外線照射保潔；臭氧消毒時(shí)生產(chǎn)人員必須離開現(xiàn)場，消毒完成后可以調(diào)低臭氧發(fā)生量，用符合國家衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)的低濃度臭氧繼續(xù)保持生產(chǎn)車間的空氣清潔。
3、除臭凈化效果極好
臭氧依靠其強(qiáng)氧化性能可快速分解產(chǎn)生臭味及其其它氣味的有機(jī)或無機(jī)物質(zhì)后達(dá)到脫臭效果，將臭味根源物質(zhì)分解成無害物質(zhì)。例如：將氨氧化成二氧化碳和水。
