臭氧的檢測方法概述

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摘要：臭氧是氧的同素異形體，有強氧化性，在消毒、滅菌方面應(yīng)用廣泛。本文簡要概述了臭氧的濃度表示方法以及臭氧濃度檢測及注意事項。
關(guān)鍵詞：臭氧，濃度，檢測
中圖分類號：X5
臭氧是一種強氧化劑，具有很強的殺菌消毒、漂白、除味等特性，臭氧可以清除和殺滅空氣、水、食物中的有毒物質(zhì)和細菌，在消毒、滅菌過程中僅產(chǎn)生無毒的氧化物，多余的臭氧最終還原為氧，在被消毒物品上無殘留，無二次污染，因此廣泛應(yīng)用于水消毒、食品加工殺菌凈化、食品貯藏保鮮、醫(yī)療衛(wèi)生和家庭消毒凈化等方面[1]。
1. 臭氧濃度表示方法
1.1 以單位體積內(nèi)所含臭氧的質(zhì)量數(shù)表示，常用的單位有mg/L、mg/m3、μg/m3簡稱質(zhì)量濃度，它們的關(guān)系是：1mg/L=103 mg/m3=106μg/m3。我國各種標準均采用質(zhì)量濃度。
1.2 體積濃度，用ppm或ppb作為濃度單位。ppm（parts per million）單位是指在100萬氣體體積中含有臭氧的體積數(shù)，在美國、日本等國家習慣使用體積濃度。1ppm =103ppb。在我國ppb一般指10 -9。
1.3 用體積百分比%（vol）和pphm來表示體積濃度的，它們的關(guān)系式是
1%（vol）=10 4ppm=106 pphm=107ppb
1.4 用重量百分比來表示臭氧的濃度。一般用%（wt）表示，%（wt）的含義是：臭氧的質(zhì)量/含有臭氧氣體的質(zhì)量× 100%。這樣，在標準狀態(tài)下
1ppm = 2.14mg/m3 = 1.66 × 10 -4 %（wt）
1%（wt）（空氣中）= 12.93g/m3 = 6042ppm
1%（wt）（氧氣中）14.3g/m3 = 6682ppm
1.5 表示水中溶存臭氧的單位有 mg/L、g/m3和ppm（wt）
mg/L ——其含義是臭氧的質(zhì)量（mg）/含有臭氧水的容積（m3）
g/m3 ——是臭氧的質(zhì)量（mg）/含有臭氧水的容積（m3）
ppm ——是臭氧的質(zhì)量/含有臭氧水的質(zhì)量× 10 6
1mg/L=1g/m3=1ppm
2. 臭氧濃度與消毒效果
2.1 臭氧的殺菌濃度
 和其它消毒殺菌劑一樣，臭氧消毒也只有達到足夠的劑量，作用一定時間才能達到消殺效果。例如當臭氧濃度為0.08~0.6ppm時，對空氣中細菌繁殖體中的大腸桿菌作用 30min，其平均殺滅率達84.60~99.9%，而空氣中臭氧濃度為0.34~0.85ppm時，作用 10~30min，其殺滅率可達99.47~99.97%。又如臭氧對空氣消毒時，當濃度為0.21mg/L時，作用10min對金黃色葡萄球菌殺滅率達90.81%，如提高濃度為0.72mg/L時，作用時間仍為10min，殺滅率可達99.99%。一般講臭氧的濃度愈高其殺菌效果愈好。
2.2 環(huán)境臭氧濃度不能過高
臭氧除了對人類有益的一面外，同時它又是一種對環(huán)境污染的物質(zhì)，我國環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-1996）[2]中規(guī)定臭氧的濃度限值（1小時平均）一級標準為0.12mg/m3；二級標準為0.16mg/m3；三級標準為0.20mg/m3。臭氧的工業(yè)衛(wèi)生標準大多數(shù)國家最高限值為0.1ppm（0.20mg/m3）。因此利用臭氧消毒殺菌濃度不應(yīng)過高，臭氧發(fā)生器的產(chǎn)量不是越高越好。例如：一般家庭用室內(nèi)殺菌的臭氧發(fā)生器產(chǎn)量應(yīng)在200mg/h左右，最高不要超過400mg/h。這樣，在臭氧殺菌工作30~60min后，室內(nèi)殘余濃度低于果品家衛(wèi)生標準要求。需要注意的是，一些過敏體質(zhì)的人，長時間暴露在臭氧含量超過0.18mg/m3的環(huán)境下，會出現(xiàn)皮膚刺癢，呼吸不暢，咳嗽及鼻炎等癥狀。濃度再高，會給人體造成更大的傷害[3]。
3 臭氧濃度檢測方法
臭氧濃度檢測方法大致可分為化學分析法、物理分析法、物理化學分析法三類。
3.1.化學分析法
3.1.1 碘量法
 碘量法是最常用的臭氧測定方法，我國和許多國家均把此法作為測定氣體臭氧的標準方法。其原理為強氧化劑臭氧（O3）與碘化鉀（KI）水溶液反應(yīng)生成游離碘（I2），臭氧還原為氧氣。反應(yīng)式為：
    O3 + 2KI + H2O → O2 + I2 + 2KOH
游離碘顯色，依在水中濃度由低至高呈淺黃至深紅色。
利用硫代硫酸鈉（NaS2O3）標準液滴定，游離碘變?yōu)榈饣c（NaI），反應(yīng)終點為完全褪色止。反應(yīng)式為：
I2 + 2 NaS2O3 → 2NaI +NaS4O6
碘量法優(yōu)點為顯色直觀，不需要貴重儀器。缺點是易受其氧化劑如NO、CI2等物質(zhì)的干擾，在重要檢測時應(yīng)減除其它氧化物質(zhì)的影響。