室内空气净化---臭氧氧化法

臭氧(O3)氧化技术是既古老又崭新的技术,1840年德国化学家发明了这一技术,1856年被用于水处理消毒行业。 臭氧作为一种强氧化剂,高浓度臭氧可作为消毒剂,进行室内空气、饮用水等的消毒; 臭氧可与有机化合物分子发生氧化反应,将有机物逐步氧化分解。臭氧在饮用水净化、废水污染物和空气净化过程中,利用其强氧化作用,可除臭、脱色、杀菌和去除有机物,被广泛用于水处理、空气净化、食品加工,医疗、医药、水产养殖臭氧可通过高压放电 、电晕放电 、电化学、光化学、原子辐射等方法制备,其原理是利用高压或化学反应,使空气中的部分氧气分解后聚合为臭氧,它是氧的同素异体。

        (1)臭氧灭菌 利用臭氧的强氧化作用来灭菌,是灭菌消毒的一种主要方法之一。其灭菌消毒过程经历复杂的生物氧化反应,臭氧灭菌有以下3种形式:

        1)臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶,使细菌死亡。

        2)直接与细菌、病毒作用,破坏它们的细胞器和DNA、RNA,使细菌的新陈代谢受到破坏，导致细菌死亡。

        3)透过细胞膜组织,侵入细胞内,作用于外膜的脂蛋白和内部的脂多糖,使细菌发生通透性畸变而溶解死亡。

       臭氧灭菌的优点:臭氧灭菌为溶菌级方法,杀菌彻底,无残留,杀菌广谱,可杀灭细菌繁殖体和芽孢、病毒、真菌等,并可破坏肉毒杆菌毒素。 人们利用臭氧灭菌的优点,在室内环境中、中央空调通风系统风道中进行灭菌消毒,以去除室内环境中病菌、细菌、霉菌等污容 臭氧具有杀菌、消毒、除臭、分解有机物的能力。 但研究表明,室内空气中高浓度的臭氧对人体有害。这是由于臭氧具有很强的氧化性,它可使人的呼吸道上皮细胞脂质过氧化过程中产生四烯酸量增多,进而引起上呼吸道的炎性病变。研究表明,接触者在含有0.18mg/m3的环境中2h后,肺活量(VC),用力肺活量(FVC)和第1秒用力呼气量(FEV)均显著下降。当O3浓度为0.3mg/m'时,80%以上的人感到眼和鼻黏膜刺激,100%人群出现头痛和胸部不适。这是由于O3能引起上呼吸道炎症、损伤末端细支气管的上皮纤毛,从而削弱了上呼吸道的防御功能,因此,长期接触一定浓度的O3还易于引发上呼吸道感染。

       我国《室内空气质量标准》(GB/T 18883-2002)中将1h臭氧含量均值《0.16mg/m3作为限量标准。在室内环境中如何利用臭氧净化法去除污染物,是人们关注的议题。

       (2)低浓度臭氧净化室内空气中污染物资料报道:有人利用低浓度臭氧降低了香烟烟气中有害物质,也有人利用臭氧净化室内空气中的SO2、NOx和挥发性酚的浓度; 对室内环境中甲醛的臭氧去除效果,各种文献均有报导,但测量结果各不相同。

       1)紫外灯照射产生低浓度臭氧氧化甲醛。人们选择在1.15mx1.33m x0.66m密闭超净工作台内,采用低浓度臭氧对空气中甲醛进行了净化实验。 试验过程中由30W紫外灯开灯5min后,测得的臭氧浓度为0.05~0.075mg/m3,甲醛测量值扣减自然衰减值,甲醛实验组去除率为53.74%,对照组自然衰减率为12.00%,甲醛实际净化率为41.74%。

在这个实验中,甲醛降解可能与两种因素有关:一,可能是在紫外灯照射下,由紫外线的分解而去除了一部分甲醛;其二,由紫外灯照射下,产生的低浓度臭氧的氧化作用,去除了另一部分甲醛。这两种因素共同作用下,获得了41.74%的甲醛降解率。

        2)臭氧发生器净化室内空气中甲醛。 有人采用不同型号的氧发生器进行室内空气中甲醛净化试验:他们选取3间面积21.2m,高2.8m的房间,2间作为试验室,1间作为对照室,室内均为乳胶漆内墙、瓷砖地面。 为模拟普通居室条件,在各室内放置了 2400mmx1200mm x18mm的细木工板3块。甲醛、苯使用分析纯试剂,分别在试验室及对照室内按0.4mg/m3均匀喷洒,喷洒后自然挥发0.5h,然后开启臭氧发生器,测量不同时段室内空气中甲醛和苯的浓度,计算出不同时段甲醛和苯的净化率。数据绘制的曲线如图6-1和图6-2所示

       更进一步的研究得出了与上述结论不同的结果:在上述试验中,试验者并没有考虑到O3氧化苯时新产生和细木工板不断新散发出的甲醛。 而这两个重要因素,是直接导致实际测量的甲醛含量升高的真正的和主要原因。

       3) 臭氧氧化有机物及其产物对室内环境中的甲醛的影响。为什么在单一的甲醛净化试验中,臭氧对甲醛的净化率要比有其他有机物存在时高呢?

       人们通过不同的测量方法,证实了O3氧化分解其他有机物（除异味）分子时,有机物被逐步分解成小分子,在这些小分子中含有甲醛。

       O3氧化甲醛时,检测方法只是检测到“甲醛表观的净化率”。因为,当有其他有机物同时存在时,03氧化过程中常见的副产物为环氧化物、过氧有机物和醛类,使体系中的甲醛含有值增大,而使甲醛由03氧化分解的总体含量值的减少量较小,甚至保持不变,因而表现出甲醛的净化率不高的表面现象。

        因此，臭氧对于去除室内空气中的污染物还是有很大的帮助，只是，对于去除人造板内部的甲醛或油漆表面的苯系物，效果就不是很明显了，因为臭氧很难进入人造板内部或穿透油漆面，所以，用臭氧可以去除已经释放到空气中的甲醛或有机挥发物。

       如果需要去除人造板内部的深层次甲醛，需要通过渗透中和的办法除甲醛。油漆面的污染需要通过吸附分解或络合的方式除苯系物。