清时捷讲堂 | 3分钟了解臭氧消毒与检测

臭氧在大气环境中天然存在、能吸收紫外线辐射，是一种具有鱼腥气味的气体，与氧气是同素异形体，化学式是O₃。

臭氧是自然界最强的氧化剂之一，在水中氧化还原电位仅次于氟而居第二位，高于过氧化氢、高锰酸钾、二氧化氯等氧化剂。

臭氧的稳定性极差，在常温下可自行分解为氧，随着温度升高，分解速度加快。温度超过100℃时，分解剧烈；温度达到270℃时，可立即转化为氧气。pH值越高，分解也越快。

在含有杂质的水溶液中臭氧被迅速分解消耗，而在纯水中分解速度会相对慢一些，20℃下半衰期大约是20min。

臭氧几乎对所有病菌、病毒、霉菌、真菌及原虫、卵囊都具有明显的灭活效果。

其消毒机理如下：臭氧是一种强氧化剂，其分子极不稳定，能分解产生氧化能力极强的单原子氧(O)和羟基(OH)，是独有的融菌型制剂，可迅速融入细胞壁，破坏细菌、病毒等微生物的内部结构，短时间内破坏细菌、病毒、各种霉菌、真菌、原虫孢体卵囊及微生物的生物结构，使之失去生存条件。

臭氧不能像其它工业气体一样可以用瓶贮存，一般通过臭氧发生器现场生产。其系统部件通常由四部分组成包括气源制备、臭氧发生、接触反应和尾气处理。

应用系统常见的工况影响因素有气源纯净度，设备腔体温度以及气液混合方式。

原料气体中的油、粉尘和水分都会在电晕放电的臭氧发生器内产生短路电弧，降低放电效率使臭氧浓度减少。设备腔体温度过高加快臭氧分解，影响生成效率。常见的臭氧与水混合的方式有鼓泡法、射流法、混合泵等几种，不同的方式混合效率不同。

臭氧不仅灭菌速度快，灭菌率高，还可去色除臭，但很不稳定，容易被还原分解，持续性差(10 min~15 min即可衰减一半；40 min后浓度几乎衰减为零)，因此，一般与其他消毒剂联合使用，比如氯，以维持水中一定消毒剂水平。

臭氧虽然自身会分解成氧气，但消毒过程仍会产生副产物，如氮氧化物、溴酸盐、甲醛等。

只有把臭氧溶解到水中，使水中含有一定浓度的臭氧，并维持一定的反应时间，才能达到杀菌消毒的目的。因此需要对水中臭氧余量进行监测。

由于臭氧在水中稳定性很差，因此最好现场取样立即测定。

臭氧常用的检测方法主要有：碘量法、靛蓝法、DPD法，其中碘量法与靛蓝法是《GB 5750-2006生活饮用水标准检验方法》推荐的臭氧检测方法。

1、碘量法

碘量法显色直观，不需要贵重仪器，检测灵敏度可高达2μg/L，但碘量法检测属于手工操作，因此测量的精度与操作者经验、操作过程、所需的化学物质及实验仪器设备有关，对操作者要求高。

检测时易受氧化剂(如NO、Cl₂等)的干扰。一般用于不含其他氧化剂的清水中臭氧浓度的测量，适合实验室检测。

2、DPD法

DPD法是非特异性的非标方法，水中氧化性物质均会影响DPD显色。 而臭氧处理水的过程中，存在氮氧化物副产物，还可能会形成过氧化氢等其它氧化剂，因此，DPD法测定水中剩余臭氧时容易出现测定结果偏高的现象。

一般当水样中同时存在氯或者溴，测量时可用甘氨酸试剂破坏水样中的臭氧，通过前后两次测量差值（未加甘氨酸、加了甘氨酸）测得臭氧浓度值。

另外，DPD试剂显色程度会随时间加深，因此溶液显色反应时间应控制在1min左右，确保检测准确性。

3、靛蓝法

该方法为国标方法，具有测定简便、迅速，选择性强、抗干扰能力优于其他方法的优点，可用于大批量的现场水样测定。

过氧化氢和有机过氧化物等干扰物和靛兰试剂反应缓慢，反应时间要在6 h以上，一般在4 h内测完水样就影响不大。