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臭氧介紹與滅菌比較

自然界中的臭氧

人類科學家在不懈地對臭氧技術投入研究，現在對臭氧的特性及應用已非常明確。在自然界中，臭氧是廣泛存在的，只是不同條件下濃度差別很大，不易被人察覺而已。現在人們普遍了解的大氣臭氧層，是阻擋太陽紫外線的天然屏障，它是由太陽光的一種特定波長光譜的光照射空氣后產生的；雷雨過后人們會呼吸到一種特殊的清新味道，實際就是空氣中的臭氧濃度提高（一般在0.04ppm左右），容易被人們察覺，臭氧濃度之所以提高，是因為閃電（高壓放電）電離空氣中的氧氣形成臭氧；森林中，旅游地帶，空氣格外清新，是因植物在吸收CO2過程中制造了[O]，氧原子在形成過程中，部分形成O2（我們呼吸的氧氣），一部分形成O3（臭氧）。自然界中細菌無處不在，在適合的條件下繁殖迅速，人類在發現細菌后，甚至談菌色變，生怕人類被細菌吃掉。自然界的一切都處在平衡狀態，人們沒有必要憂慮，現在我們可以斷定，正是自然界中無處不在的臭氧和太陽光中的紫外線，在控制著細菌的生存平衡，保護著人類健康。

臭氧的基本性質研究

人類通過對臭氧的研究發現，臭氧具有不穩定特性和很強的氧化能力。臭氧是由一個氧分子（O2）攜帶一個氧原子（O）組成，所以它是氧氣的同素異形體。

臭氧殺菌及其在食品工業中的應用

      臭氧（O3）是一種強氧化劑、消毒劑、精制劑、催化劑。自本世紀初法國用臭氧對飲用水殺菌處理以來，它的殺菌應用越來越廣泛。在食品殺菌方面，最早在 1909 年法國的科隆市用于冷凍肉的保存。

1 臭氧滅菌機理

      臭氧是氧的同素異性體，常溫下是一種不穩定的淡紫色氣體，有刺激腥味，微量時具有一種“清新”氣味。臭氧具有極強的氧化能力，在水中的氧化還原電位 2.07V ，僅次于氟電位 2.87V ，居第二位，它的氧化能力高于氯（ 1.36V ）、二氧化氯（ 1.5V ）。正因為臭氧具有強烈的氧化性，所以它對細菌、霉菌、病毒具有強烈的殺滅性，這種作用通常是物理、化學、生物學方面的綜合效果。

      其機理可以是以下幾個方面：

⑴臭氧很容易同細菌的細胞壁中的脂蛋白或細胞膜中的磷脂質、蛋白質發生化學反應，從而使細菌的細胞壁和細胞受到破壞（即所謂的溶菌作用），細胞膜的通透性增加，細胞內物質外流，使其失去活性。

⑵臭氧破壞或分解細胞壁，迅速擴散進入細胞里，氧化了細胞內酶或 RNA、DNA，從而致死菌原體。在高壓強電場作用下，氣體在電介質表面產生脈沖電暈放電，產生高濃度等離子體，電子和離子被強大電場力作用加速與氣體分子碰撞，在10S內使氧分子分解成單原子氧，在數10S內原子氧和分子氧結合成臭氧：

O2 +e →2O+2O2 → 2O3

      臭氧在水中是不穩定的，時刻發生還原反應，產生十分活潑的、具有強烈氧化作用的單元子氧（ O），在產生瞬時，對水中細菌、微生物有機物質進行分解作用。

O3 → O2+ (O) (O)+H2O → 2HO

      臭氧在水中的“半衰期”為20min（PH7.6時41min，PH10.4時為0.5min）。人們把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水對各種致病微生物均有極強的滅菌作用，臭氧在水中不穩定，發生強烈氧化還原反應，產生極活潑、具有強烈的氧化作用的單元子氧（O）、羥基（OH）。羥基氧化還原電位為2.8V，相當于氟的氧化能力。

2 臭氧殺菌的影響因素

      臭氧殺菌的效果主要受其濃度、微生物種類、作用時間、溫度、 PH值、水的理化性質、雜質等因素影響。

⑴臭氧對各種微生物殺滅效果不同。實驗表明，臭氧對人和動物的致病菌和病毒如金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、乙肝病毒、沙門式菌等具有很強的殺滅性，即使對化學消毒劑有著較強耐受力的霉菌也有較強的殺滅性；

⑵溫度、濕度也影響其殺菌滅毒效果。通常，溫度低、濕度大殺菌效果好。實驗證明：當環境相對濕度小于45％，臭氧對空氣中的懸浮物幾乎沒有殺滅性，在同樣溫度下，相對濕度超過60％時，殺滅效果逐漸增強，在相對濕度為90％時，達到最佳滅菌效果；

⑶臭氧的濃度也影響其滅菌能力，濃度在0.2mg/L以下，幾乎沒有殺滅作用。

3 臭氧殺菌的特點

3.1 高效、快速

      臭氧僅在 1min內就可以100％殺死細菌、酵母和黑曲霉菌。臭氧水滅菌消毒不同于一般滅菌、消毒劑，如次氯酸（HOCl 2 ）、二氧化氯（ ClO 2 ）的滅菌、消毒是進行性、累積性的，臭氧水滅菌消毒則急速性的，當臭氧的濃度超過閥值，消毒、殺菌就會瞬時發生。如清凈水中臭氧濃度達 0.4－0.5ppm時，在0.5～5min內就可以致死細菌。

3.2 安全、可靠

      臭氧的分解產物是氧氣，不會