臭氧水浓度和臭氧杀菌效果有什么关系？浓度多高才可靠？
臭氧水处理在国际上取得了很大的进步，不仅是因为它具有有效的去除杂质和杀菌能力，还因为它在处理后的水中不会产生二次污染(残毒)，多余的臭氧会比氯剂更快地分解成氧气，在水中形成氯胺、氯仿等致癌物，因此被公认为是世界上最安全的消毒剂。在发展中国家没有大规模推广，因为臭氧处理的固定资产投资和运行电耗太高。在缺乏资金的国家，从20世纪80年代中期开始，由于瓶装水的水质标准高、经济效益高，国内很多桶装水厂都采用了臭氧处理，小型臭氧发生器大规模推广。大部分正确使用臭氧处理水的桶装水厂都能达到国际双零标准(大肠杆菌和细菌总数为零)。
二、影响臭氧水处理杀菌效果的几个基本因素
因为臭氧水处理是一个新生事物，人们并不熟悉。一些生产厂家、施工单位和臭氧使用者误以为只要按下按钮将臭氧气体吹入水中就完成了消毒。这种误解使得臭氧的应用得不到应有的效果，甚至导致一些人怀疑臭氧本身的杀菌能力。
有些厂家用一个很简单的臭氧发生器来处理瓶装水，但是对它产生的臭氧浓度和处理后的水溶性臭氧浓度一无所知。绝育的实际效果令人难以置信。难申请。笔者还采访了一家矿泉水厂，每小时用水量5吨。设计单位选择了100g03/h的臭氧发生器，水在接触吸收装置中停留时间只有几秒钟。结果处理后的水不合格，大量臭氧尾气在灌装间溢出，工人无法工作。
还有一些厂家生产的家用水处理器，无论是氧气浓度还是处理时间都不够。这种水处理器能否生产出合格的饮用水值得怀疑。
因此，正确认识臭氧在水中的物理化学过程和臭氧杀菌的生化过程是极其重要的。由于臭氧溶于水的机理以及臭氧对生物细胞物质交换的影响极其复杂，本文无法详细讨论，仅笼统讨论臭氧杀菌。
1，水溶性臭氧浓度和保持时间是灭菌的必要条件。
军事医学科学院军事卫生研究所马一伦教授等。对炭疽芽孢杆菌和枯草芽孢杆菌进行了臭氧处理实验。尼日尔，并总结了杀菌动力学的经验公式:
dN/dt=-KNtMCN
其中:n:细菌数量t:时间c:水中臭氧浓度m，n是t的指数，c k:效率常数，也可以表示细菌的抗性。
从上式可以看出，单位时间的杀菌量是十次处理与水中臭氧浓度和处理时间的比值。可以看出，K和N不变的情况下，需要保证水中的臭氧浓度和一定的接触时间。
2.确保水中臭氧浓度的必要性
保证水中臭氧浓度的条件很多，如水温、气压、气液相对运动速度、臭氧气体作用于液体表面的分压、臭氧气体的表面积、水的粘度、密度、表面张力等。有些因素，如水温、气压和臭氧气体作用于液体表面的分压，是非常重要的。有些，比如水的密度、粘度、表面张力等。，在某个特定条件下是不变的，所以可以忽略。现将该关系简要介绍如下:
气液之间的传质强度取决于分子的扩散速度和湍流，可用一般传质公式表示:
u=dG/dt=KF △C
其中:u:传质速度，可由t时间内从气相转移到液相的臭氧量g来确定，即DG/dt。k:传质系数，f:气相和液相的接触表面积，传质过程中的△ c次方可以由实际情况和平衡时的臭氧浓度之差来确定(即水中臭氧浓度和臭氧源中臭氧浓度之差越大，传质速度越大)。
通过对一般传质方程的分析，我们可以知道，首先，要使臭氧尽可能多地溶入水中，就要尽可能地增加臭氧与水的接触表面积f，这是由接触装置决定的。
其次，△C说明臭氧发生器浓度越高，越有利于水吸收臭氧。
第三，传质系数K与许多因素有关。K(总传质系数)是气相传质系数K和液相传质系数K之和，而臭氧是一种溶解度很低的气体，K气体可以忽略。根据亨利-道尔顿定律，K液体是许多物理参数的复合函数。
k解=f(T，p，u，w，p，ó)
其中，溶解臭氧与气压P成正比，与水温T成反比..
随着两相相对线速度的增加，气液两相的接触表面积f及其更新速度也增加，但每个气泡与液体的接触时间会减少。所以从综合效果来看，气液相对线速度维持在一个范围内比较好。
液体的粘度u、密度p和气体与液体之间的界面表面张力。K的增加可以相应降低界面和K溶液的更新速度，所以Km与U、P、O成反比，对于各种饮用水可以忽略不计。
在应用中要注意两个参数，温度和气压，在设计接触装置时要注意水流和气流的相对速度，尤其是温度，因为高温不仅降低了水对臭氧的吸收效果，而且臭氧本身也会因为高温而分解。中国曾有过用臭氧处理70℃水温的尝试，但没有任何效果。
在1894中，Mailfert根据以前的实验报告计算出水中的臭氧浓度如下:
温度(摄氏度)o 11.8 15 19 27 40 55 60
溶解度(L气体/L水)0.64 0.5 o . 456 0.381 o . 27 0.112o . 031 o。
这组数据大体上是线性的，它表明臭氧在水中的溶解度大约是氧气的lO-15倍。
Venosa和Opatken指出，决定臭氧(或任何气体)在液体中溶解度的基本关系是亨利定律，即在一定温度下，溶解在已知体积液体中的任何气体的重量都会与该气体作用于液体的分压成正比。
而且这个定律可以得出结论，在标准温度和压力下，臭氧的溶解度是氧气的13倍。
从亨利定律可以得出，为了提高臭氧在水中的溶解度，需要提高臭氧气体在整个气源中的分压，即提高臭氧源的浓度。如果臭氧源浓度不够，处理时间较长，水中臭氧浓度也不会升高(因为已经达到浓度平衡)。
从上面的讨论，我们可以得出这样的结论:
1，为了保证杀菌效果，需要保证水中一定的臭氧浓度和处理时间。
2、为了保证水中一定浓度的臭氧，必须保证:
A.臭氧源浓度。
一定的温度。
C.水温不能太高。
D.放入水中的臭氧气体的比表面积要尽可能大，这样臭氧与水接触的机会就多。
根据国内外应用经验，一般水质饮用水消毒处理推荐参数为:水溶性臭氧浓度0.4 mg/L，接触时间4分钟，即ct值1.6。臭氧用量为1-2 mg/L，水温最好在25摄氏度以下。前苏联标准规定饮用水中臭氧浓度不得低于0.3 mg/L，我国瓶装水行业推荐瓶装水臭氧浓度为0.3 mg/L。
目前常用的三种接触装置及其效果
如前所述，接触装置的基本目的是确保臭氧在水中的最大溶解度。因此，需要使臭氧气体与水的接触面积尽可能大，并有足够的接触时间。因此，对接触装置的基本要求是:
1，能保证最佳的臭氧吸收效果。
2.接触装置工作时，工艺参数容易控制，工作稳定，安全性好。
3.能耗(搅拌或输送水和气体所需的功率)最低。
4、最小的体积有最大的生产能力。
5.结构简单，材料便宜，制造和维护成本低。
常用的接触装置有三种:鼓泡塔或池、水射流(文丘里管)和固定螺旋混合器(单用或联用)、搅拌器或螺旋泵，两种或两种以上串联使用。简要介绍如下:
l、鼓泡法:大型水处理鼓泡池，常用小型水处理鼓泡塔，要求鼓泡器有小孔径(几微米到几十微米孔径)以增加臭氧的比表面积，要求孔径内气体分布均匀，使水气充分接触，特别是在鼓泡池中使用多个气体分布器时， 水面到气体分布器表面的水深一般要求不小于4-5m，以利于气水充分接触。
其优点是:操作方便，容易改变操作参数，不影响加药效果和工作稳定性，耗电少，鼓泡塔结构简单，维修方便。
但其体积太大，池式占地面积大，塔式对工厂成本要求较高。
2.水喷射器(文丘里管)在变径管中高速水流产生的负压区吸入臭氧气体，形成湍流，达到混合效果。
文丘里管后的固定螺旋混合器可以进一步搅拌水和气体，并在长距离内保持湍流状态，以加强吸收。
由于这种装置的混合时间很短，往往需要在其输出管道后增加一个储水箱，以增加水和气体的接触时间，并降低水的流速来沉淀尾气。
与鼓泡塔相比，其结构大大简化，生产成本低。但需要加水泵保证水的注入速度，且工艺参数不易掌握，处理水量不能随意调节，否则会发生气液分离，影响吸收效果。
3.搅拌方式:早期生产的搅拌器类似于单筒洗衣机，只不过电机放在上面，外筒做成多边形，利用搅拌产生的涡流将气泡打碎溶解到液体中。这种搅拌方法效果差，能耗高，体积比鼓泡法小，但成本并不低。因为机械运动和臭氧腐蚀，机器寿命短，维护成本高。
近年来市场上投放了一种涡轮泵，其混合效果好，体积小，技术参数易操作，但结构复杂，成本高，功耗大，维护复杂，需要在其管道后面设置储水箱。
第四，臭氧浓度测试
由于臭氧是一种化学性质极不稳定的气体，很难在短时间内采集和测量其在空气和水中的含量。如上所述，为了保证臭氧对水进行净化和消毒的目的，需要控制各种参数，其中只有臭氧浓度的测量比较困难。有些臭氧发生器厂家自己检测不出来，不知道自己产品产生的臭氧浓度。一些厂家利用测试难度夸大产品性能，影响非常恶劣，甚至影响到人们对臭氧杀菌能力的信任。
应该说现在检测臭氧浓度并不难。在实际应用中，臭氧浓度是保证消毒效果的基础，也是鉴别臭氧发生器真实性能的必要手段。因此，在推广臭氧应用的同时，应同时推广臭氧测量方法。
本文不打算详细讨论臭氧测试。有兴趣的同志可以参考李汉忠在第五届全国消毒学术交流会上发表的相关文章，这里仅作简要介绍。
l、碘量法:过去最经典的测量方法，利用臭氧化气体使碘化钾溶液中的碘游离并显色，然后用硫代硫酸钠滴定使其还原至无色，根据消耗的硫代硫酸钠量计算臭氧浓度。这种方法显色直观，设备便宜，但使用药品、瓶子、量筒、天平、滴定管等化学检验设备不方便，且易受其他氧化剂(如NO、CL等)干扰。).目前，I比值法仍是我国的标准测量方法。
2.紫外吸收法:利用臭氧对波长=254nm的紫外光的最大吸收值，使紫外光在臭氧气氛中衰减，然后通过光电元件和电子电路(比较电路、数据处理和数模转换)输出数据。该方法准确，可在线连续测量。已被美国等先进工业国家选为标准方法，但仪器价格昂贵，一般用作检测单位和生产科研单位。
3.电化学法:利用水中的臭氧在电活性表面的电化学还原，电化学回路中的电流变化曲线与溶液中的臭氧浓度成正比。该仪器具有数据输出功能，可在线测量并实现臭氧发生器的闭环反馈控制，比紫外法便宜、体积小。目前在大型水处理工程中使用。
4.比色法:与碘量法相同，是一种化学方法，利用臭氧与化学试剂反应时发生的显色或脱色现象来测定臭氧浓度。可使用碘化钾、邻甲苯胺或靛蓝染料等多种化学物质，肉眼可直接观察并与标准色管或色板比较，也可用分光光度计检测。这种方法简单易行，成本不高。目前适合在国内推广，但试验药物为一次性耗材。
5.DPD臭氧水浓度测试试剂:盒子里的DPD试剂是用双层铝箔纸包装的，里面含有崩解剂，可以很快溶解。该产品对臭氧高度敏感，精确到0.05ppm，比色卡由精密分色制成，配有专用比色管，具有使用方便、保质期长、质量稳定可靠等优点。制备的DPD方法对应于比色溶液，与KIO3标准溶液比较并测定。该方法特别适合现场分析，完全可以与进口同类产品相媲美，在水工业、食品工业、饮料和制药工业中具有广阔的应用前景。目前，DPD臭氧测定试剂盒已被乐百氏、娃哈哈、怡宝、农夫山泉、景甜、伊利等国内上百家知名矿泉水、纯净水企业广泛使用。