臭氧(O)，也称为超氧化物，是氧(O)的同素异形体。常温下是一种有特殊气味的淡蓝色气体。臭氧主要分布在10 ~ 50公里高度的平流层大气中，最大值在20 ~ 30公里之间。常温常压下稳定性差，可自行分解成氧气。臭氧有草的味道。少量吸入对人体有益，过量吸入对人体健康有害。不燃，纯净。氧气可以通过电击变成臭氧。

基本介绍

臭氧是地球大气中的一种微量气体，是大气中的氧分子被太阳辐射分解成氧原子后，氧原子与周围的氧分子结合形成的，它含有三个氧原子。大气中90%以上的臭氧存在于大气层上部或平流层，距离地面10 ~ 50公里，是需要人类保护的大气臭氧层。仍有少量臭氧分子在地面附近徘徊，仍能起到一定的阻挡紫外线的作用。但是，有专家发现，地面附近大气中的臭氧浓度正在迅速增加，这让人感觉很糟糕。虽然臭氧在平流层对保护人类和环境有重要作用，但如果其在对流层的浓度增加，将对人类健康产生有害影响。臭氧会刺激眼睛和呼吸道，还会影响肺功能。更高浓度的臭氧也对植物有害。

从臭氧的性质来看，它可以帮助和伤害人们。它不仅是上帝给人类的一把伞，有时也像一种凶猛的毒药。到目前为止，人们已经就臭氧的积极作用以及应该采取什么措施来保护臭氧层达成了共识，并做了大量工作。然而，虽然人们已经知道了臭氧层的负面影响，但到目前为止，除了空气监测和空空气污染预测之外，还没有真正可行的方法来解决它们。

物理性质

气体明显呈蓝色，液体呈深蓝色，固体呈蓝黑色。其分子结构呈三角形。常温、常态、常压下，低浓度臭氧为无色气体，浓度达到15%时为淡蓝色。臭氧不溶于液氧、四氯化碳等。，但溶于水，而且它在水中的溶解度高于氧气。在0℃和标准大气压下，0.494体积的臭氧可以溶解在综合累积水中。在常温常压下，臭氧在水中的溶解度比氧气高13倍左右，比空气体高25倍左右。但臭氧水溶液的稳定性受水中杂质影响较大，尤其是有金属离子时，臭氧能迅速分解成氧气，在纯水中分解速度较慢。臭氧的密度为2.14克/升(0C，0.1兆帕斯卡)，沸点为-111摄氏度，熔点为-192摄氏度。臭氧的分子结构不稳定，在水中比在空气体中更容易分解。虽然臭氧在水中的溶解度比氧气大10倍，但实际上它的溶解度很小，因为它遵循亨利定律，其溶解度与系统中的分压和总压成正比。臭氧空气体的含量极低，所以分压也极低，会迫使水中的臭氧从水与空气体的界面逸出，使水中的臭氧浓度始终处于递减状态。

化学性质

1.臭氧非常不稳定。室温下分解缓慢，200℃时分解迅速。它比氧气更具氧化性。它能把金属银氧化成过氧化银，把硫化铅氧化成硫酸铅。它还可以氧化有机化合物，并使许多有机颜料脱色，如靛蓝。它能腐蚀橡胶，容易氧化有机不饱和化合物。臭氧、氯气和过氧化氢的氧化电位(还原电位)分别为2.07.1.36.1.28伏。可以看出，臭氧是处理水中最强大的一种。臭氧的氧化导致不饱和有机分子的分解。臭氧分子与有机分子的双键结合生成臭氧。臭氧化合物的自发分裂产生了带有酸性和碱性基团的羧基化合物和两性离子，它们是不稳定的，可以分解成酸和醛。由于分解时释放出大量的热量，当其含量在25%以上时容易爆炸。但是一般空气体中臭氧的含量很难超过10%。在臭氧用于饮用水处理的漫长过程中，没有氧气爆炸的案例。

常温常压下空气体中含量小于1%的臭氧半衰期约为20~30分钟。随着温度的升高，分解速度加快。当温度超过100℃时，分解非常剧烈。当温度达到270℃时，可以立即转化为氧气。臭氧在水中比在气体中分解得更快。在含有杂质的水溶液中，臭氧很快恢复成形成它的氧气。例如，当臭氧在水中的浓度为6.2510-5mol/L(3mg/l)时，其半衰期为5-30 min，但在纯水中的分解速度较慢，例如，在蒸馏水或自来水中的半衰期约为20min (20℃)，但在二次蒸馏水中，85min后，臭氧的分解只有10%，如果水温接近0℃，臭氧会变得更加稳定。臭氧在冰中极其稳定，半衰期为2000年。

2.臭氧氧化能力

臭氧具有很强的氧化能力，其氧化还原电位仅次于氟，主要用于其应用。

臭氧支持燃烧，可燃物放入臭氧中会自燃，燃烧比在氧气中更剧烈。

毒性和腐蚀性

臭氧是一种有害气体。当其浓度为6.2510-6摩尔/升(0.3毫克/升)时，会刺激眼睛、鼻子和喉咙。当浓度为(6.25-62.5) 10-5 mol/L (3-30 mg/L)时，会出现头痛和呼吸器官局部麻痹。臭氧浓度为3.12510-4 ~ 1.2510-3摩尔/升(15 ~ 60毫克/升)对人体有害。其毒性也与暴露时间有关。比如长期接触1.74810-7mol/L(4pm)以下的臭氧会造成永久性心脏障碍，但接触20ppm以下的臭氧不会超过2小时，不会对人体造成永久性伤害。因此，臭氧浓度的允许值设定为4.4610-9摩尔/升(0.1ppm)持续8小时。由于臭氧气味强烈，当浓度为4.4610-9摩尔/升(0.1 ppm)时，人们会感觉到。因此，臭氧在世界上已经使用了100多年，到目前为止，还没有关于臭氧中毒导致死亡的报道。

臭氧具有很强的氧化性，臭氧化空气体可以腐蚀除金和铂以外的几乎所有金属。铝、锌、铅、臭氧会被强烈氧化，但含铬铁合金基本不会被臭氧腐蚀。基于此，在生产中经常使用含25% Cr的铬铁合金(不锈钢)来制造与臭氧直接接触的臭氧发生设备和填充设备中的部件。

臭氧对非金属材料也有很强的腐蚀作用。即使聚氯乙烯塑料滤板在其他地方使用相当稳定，但在臭氧填充设备中使用时，它们很快就会松动、破裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中，不能使用普通橡胶作为密封材料，必须使用硅橡胶或耐腐蚀性强的耐酸橡胶。

接近地面的高浓度臭氧会刺激和损伤眼睛、呼吸系统等黏膜组织，对人体健康产生负面影响。专家表示，从长期观测来看，虽然臭氧浓度超标是在日照充足的4-9月份，但结合国外治理经验，随着国家对PM2.5的治理力度加大，空气体的能见度会增加，臭氧超标的概率会持续增加，臭氧污染治理难度会大于PM2.5治理。

北京大学公共卫生学院教授潘小川说:“臭氧的毒性主要体现在它的强氧化作用，能破坏细胞壁，造成的危害是急性的。对人体的危害主要影响呼吸系统，容易对肺部造成急性危害，如肺气肿。近年来哮喘也越来越多，其中一些可能与臭氧污染有关。”

消毒的优点

1.优于化学消毒方法:臭氧作为一种高效、广谱、无残留污染的气体消毒剂，比食品工业常用的消毒剂具有特殊的优势。与过氧乙酸、高锰酸钾、甲醛(福尔马林)、二氧化硫等化学消毒剂相比，其杀菌能力与过氧乙酸相当，高于其他消毒剂。

臭氧会自行分解成氧气，无残留污染，消毒后无需通风。常规消毒需要通风或化学中和，比较麻烦，降低了消毒效果。臭氧可以直接用于食品的杀菌或防霉保鲜，是干法消毒，简单易行。臭氧杀菌浓度是对食物非常弱的氧化浓度，对食物无害。

2.比紫外线照射好

(1)臭氧无孔不入。只有紫外线照射物体表面，达到一定的照射强度标准，才能达到杀菌效果。一般食品车间比较高，导致紫外线照射强度不足，特别是距离远，导致死角大，比如加工案板下部。臭氧是一种渗透性强、扩散性好、浓度均匀、无死角的气体。

(2)杀菌速度快。紫外线杀菌时间长，一般6小时以上，而标准浓度的臭氧只需开启1小时以上。

(3)高湿度下杀菌效果更好。当环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降，当湿度达到80%以上时，可诱发细菌复活。相反，湿度越高，杀菌效果越好。这是因为细胞膜在高湿度下会膨胀变薄，其组织容易被臭氧破坏，特别适合食品工业中普遍存在的高湿度环境。

(4)低浓度清洗功能。紫外线照射完成后，生产人员必须离开现场，照射后不能用低功率紫外线照射清洗；臭氧消毒期间，生产人员必须离开现场。消毒后可减少臭氧量，生产车间的空气体保持清洁，臭氧浓度低，符合国家卫生标准。

3.除臭和净化效果极佳

臭氧凭借其强大的氧化性能，可以快速分解产生臭味等气味的有机或无机物质，达到除臭效果，将臭味源物质分解为无害物质。例如，氨被氧化成二氧化碳和水。

主要由原料气(压缩空气体或氧气)供应系统、臭氧发生器主机、臭氧输送系统、臭氧发生器冷却系统等部分组成。

浓度空气源臭氧浓度可达3% ~ 6% wt，氧源可达6% ~ 14% wt。