臭氧消毒技术及应用

（1）消毒无死角，杀菌效率高，除异味。消毒进行时臭氧发生装置产生一定量的臭氧，在相对密闭的环境下，扩散均匀，通透性好，克服了紫外线杀菌存在的消毒死角的问题，达到全方位、快速、高效的消毒杀菌目的。另外，由于它的杀菌谱广，既可以杀灭细菌繁殖体，芽孢，病毒，真菌和原虫孢体等多种微生物，还可以破坏肉毒杆菌和毒素及立克次氏体等，同时还具有很强的除霉、腥、臭等异味的功能。 

（2）无残留、无污染。臭氧利用空气中的氧气产生的，消毒氧化过程中，多余的氧原子在30min后又结合成为分子氧，不存在任何残留物质，解决了消毒剂消毒时残留的二次污染问题，同时省去了消毒结束后的再次清洁。 

臭氧是一种强氧化剂，其分子极不稳定，能分解产生氧化能力极强的单原子氧(O)和羟基(OH)，是独有的融菌型制剂，可迅速融入细胞壁，破坏细菌、病毒等微生物的内部结构，对各种致病微生物有极强的杀灭作用。灭菌过程属生物化学氧化反应。其作用主要是通过以下三种形式实现的：（1）臭氧能氧化分解细菌内部葡萄糖所需的酶，使细菌灭活死亡；（2）作用于细菌细胞内的核物质，如核酸中的嘌呤和嘧啶，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）臭氧与细菌细胞壁脂类双链反应，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； （4）臭氧作用于病毒的衣体壳蛋白的4条多肽链，并使RNA受到损伤，破坏形成它的蛋白质。噬菌体被臭氧氧化后，其表皮被破碎成许多碎片，从中释放出许多核糖核酸，干扰其吸附到寄存体上。 

臭氧的作用主要集中在抗炎抗感染、止疼阵痛、氧化胆固醇、提高机体免疫力、向缺血组织供氧五个方面。但因臭氧分子结构是三个氧原子组成的特殊分子，虽有很强的氧化性，但也非常不稳定，常温常压下，20 分钟后会自动还原为氧。所以，临床上应用的臭氧都是现用现制的，常用臭氧发生器制取。其生成原理可通过高压放电、电晕放电、电化学、光化学、原子辐射等方法得到，原理是利用高压电力或化学反应，使空气中的部分氧气分解后聚合为臭氧，是氧的同素异形体转变的一种过程。制成臭氧后，可以根据需要，溶解于灭菌水中、血液中、体液中、或者直接作用于组织，达到不同的治疗目的。

臭氧在临床的应用已经从*开始的治疗结肠炎，皮肤坏疽发展到今天的治疗脑中风、风湿性疾病、关节疾病、椎间盘突出症、抗自由基防衰老、急慢性肝炎、前列腺炎、压疮引起的慢性伤口、阴道炎等方面，但从治疗效果、操作技术、推广应用等方面主要体现在以下几方面： 

治疗椎间盘突出症

在临床上应用*广泛，技术比较成熟的是治疗颈、腰间盘突出症。现在一般采用经皮激光汽化减压术联合臭氧介入治疗方法，在局麻下采用弯针技术，在激光汽化时将针尖位置不断调整，直到理想位置，置入激光光纤，分两次汽化，汽化后，将一定浓度（50ug/ml）的臭氧用注射器注入椎间盘及椎旁间隙，从而达到消炎，止痛等功效。用此种方法治疗后不容易复发，而且对患者没有副作用，目前是各医院相继采用的一项新技术。

治疗病毒性肝病

臭氧治疗急慢性病毒性肝炎效果也比较显著。病毒性肝炎患者由于肝细胞受到病毒侵害，发生水肿、变性等炎性反应，臭氧是一种强氧化剂，可以迅速使病毒的RNA 变性，细菌的新陈代谢停止，因此，起到消炎作用。

由于臭氧还有增强人体免疫力，并且诱导产生细胞因子，保护肝脏的作用，因此，臭氧被应用于治疗病毒性肝炎。研究资料还显示，臭氧治疗很快能够降低患者体内的转氨酶，能够退黄，还能够降低体内病毒水平，抑制病毒复制，是一种无毒副作用的新治疗方法。2000 年，臭氧治疗病毒性肝炎在欧洲被批准应用于临床，2004 年，此项技术被批准应用于我国临床治疗。

治疗缺血缺氧疾病

Tylicki 等报道，动脉硬化并发下肢动脉血栓的12 名血透患者分别进行了9次高压臭氧大自血治疗，结果，总胆固醇平均下降了8.34%，低密度脂蛋白平均下降了17.9%，而Ⅷ因子活性未出现有意义的改变，这说明此法不危害患者的血管内皮系统，而总胆固醇和低密度脂蛋白的降低则有利于患者下肢动脉硬化的改善。 

在国内，已经把臭氧应用于治疗妇科感染，如念珠菌性阴道炎；也有把臭氧水冲洗结合微波治疗慢性宫颈炎、把臭氧自血疗法应用在支气管哮喘的患者身上，并取得较好疗效以及将臭氧用于治疗烧伤引起的创面愈合，效果非常显著的报道。 

臭氧自从应用于临床以来，虽然时间不超过50 年，但是已经在很多方面显示出了它的优势，并在逐渐代替一些传统的治疗手段。1999 年，意大利发起并建立了国际医疗臭氧协会（IMOS），主要目的是为了促进臭氧的基础研究和临床应用，并为临床提供治疗的规范标准。

目前，该协会正和广大的医务工作者一起，寻找臭氧应用于临床的新方法、新方向，例如：在治疗腰间盘突出症时，考虑多途径穿刺入路、臭氧技术与胶原酶技术结合、双针技术等等。相信很快将会有更多更好的臭氧新技术应用于临床，为越来越多的患者带来福音。由此看来，臭氧的发展前景应该十分广阔。但是，臭氧在临床的应用上也存在禁忌症。 

首先，臭氧不能被直接吸收入肺，因为直接吸入会引起肺泡上皮细胞破坏；其次，蚕豆病的患者不能进行臭氧血疗；第三，臭氧治疗会引发极少的过敏反应；第四，在进行臭氧治疗时，过大的浓度和剂量会引发中毒反应。

用臭氧防治蔬菜病害在国外早有研究，国内近几年陆续也有相关报道。利用温室植物病害臭氧防治器产生的低质量分数的臭氧，可以防治温室黄瓜、青椒、茄子等果菜类作物的所有气传病害和大部分土传病害。低质量分数的臭氧能有效预防黄瓜霜霉病、白粉病、炭疽病、蔓枯病、花叶病毒的大面积发生，对茄子、菜豆灰霉病也有预防作用。除对病害有显著防治效果外，臭氧对部分虫害也有防治效果，如对蚜虫的防治率达63%～68%。 

吃蔬菜时，*让人担心的就是农药残留问题。尽管农业行政管理部门对降低农药残留问题已制定了很多的办法，强调要合理使用农药，提倡使用生物农药和高效、低毒、低残留农药，但是，还是经常有蔬菜农药中毒事件的发生。传统的去除农药残留的方法有：浸泡水洗、碱水浸泡、去皮、贮存、加热等。中国农业大学潘灿平博士指出，传统的清水浸泡办法几乎不能去除蔬果残留农药，高浓度臭氧浸泡才能有效去除农药残留。有研究表明，用臭氧培养豆芽，臭氧可以有效降解豆芽上的农药。将豆芽用3mg/L的臭氧水浸泡30min后再培养8h，其上的农药降解如下：克菌丹100%，二嗪农76%，敌敌畏96%。用臭氧处理蔬菜上的百菌清、氧化乐果、敌百虫和敌敌畏，处理后的农药残留均达到国际允许标准。 

蔬菜的清洗与消毒

利用臭氧的氧化和杀菌作用，采用含臭氧水清洗果蔬，不仅能有效地杀死蔬菜表面上附着的致病菌和腐败菌，而且能除去蔬菜表面残存的其他有毒物质。它是保持和提高新蔬菜食品安全性的方法之一。研究表明，该方法可使果蔬表面的细菌总数降低90%以上，尤其是对埃希氏大肠杆菌的杀灭效果特别明显。

蔬菜鲜切

西方发达国家早在20世纪50年代就开始研究并生产鲜切蔬菜，现已形成完整、先进、系统的加工体系。随着人们生活步伐的加快以及对食品安全性认识的提高，鲜切蔬菜在我国也逐步流行。但是，目前，一般超市出售的鲜切蔬菜大都是经过简单清洗、分切等粗加工处理，缺少先进的净化处理加工工艺，消费者心中仍有所顾虑，对它的安全、卫生仍有所质疑。臭氧对蔬菜表面的微生物有良好的杀灭作用，且它的氧化性可将果蔬产生的伤乙烯氧化破坏，对延缓蔬菜后熟，保持蔬菜新鲜品质有理想的效果。*近，国内外对臭氧在鲜切蔬菜中的应用进行了一些研究，研究表明，经臭氧水浸泡，不但可以显著减少鲜切蔬菜表面的微生物 ，提高产品在微生物方面的安全性，还能明显抑制了鲜切蔬菜中叶绿素的降解，对多酚氧化酶的活性有抑制作用，保护了维生素C，但对还原糖可能具有一定的氧化作用。

蔬菜贮藏

蔬菜采收后仍是活的有机体，呼吸作用是蔬菜采收后*主要的生理活动之一。抑制了呼吸作用，就可以使蔬菜的保鲜期延长。有众多实验表明，在蔬菜的贮藏中臭氧可以明显地抑制其呼吸作用。其作用的原理就是蔬菜在贮藏过程中容易释放乙烯，而臭氧可以氧化除去乙烯，从而减缓果蔬的新陈代谢作用。另外，臭氧还能破坏有机物或无机物的污浊气味，具有除臭、净化空气的作用，因此可用于蔬菜贮藏环境的消毒和维持有利于蔬菜活力保持的环境。 

盐渍菜脱盐

蔬菜旺季容易出现吃不完，淡季不够吃。人们通常把一些蔬菜做成泡菜、盐渍菜。如榨菜、雪菜、萝卜等是主要的腌渍蔬菜，在腌制加工时，一般采用8%～15%，甚至更高浓度的食盐进行腌制，致使味道太咸，无法直接食用，甚至可能出现食盐中毒。所以盐渍蔬菜需脱盐后食用，传统的脱盐方法采用自来水浸泡，脱盐后微生物大量繁殖，尤其是夏季，易出现长膜、生花、发软等现象。臭氧具有杀灭多种微生物的特点，有研究表明，利用臭氧浸泡进行脱盐处理的盐渍菜，相对于自来水浸泡处理的盐渍菜，微生物数量明显下降。

臭氧具有的强氧化性是因为臭氧分子中氧原子具有强亲电子或亲质子性。臭氧分解后产生新生态氧原子，在水中可形成具有强氧化作用基团-羟基自由基，可快速除去废水中的有机污染物，而自身分解为氧，不会造成二次污染。

目前认为臭氧与有机物的反应有2种途径：

（1） 臭氧以氧分子形式与水体中的有机物直接反应。 

该方法选择性较强，一般攻击带有双键的有机物，对芳香烃类和不饱和脂肪烃有机化合物的效果更好。

（2） 碱性条件下臭氧在水体中分解后产生氧化性很强的羟基自由基等中间产物，羟基自由基与有机化合物发生氧化反应。

该氧化方式无选择性。 

臭氧氧化技术用于废水处理有如下2种情况：（1）臭氧作为预处理或后处理，与其他方法联合使用，如絮凝+臭氧、臭氧+生物滤池（生物活性炭法等）、臭氧+膜处理；（2）臭氧自身氧化处理，如：臭氧、臭氧-双氧水、臭氧-双氧水/UV光氧化、臭氧/UV光氧化、臭氧-固体催化剂（固体催化剂如活性炭等）。 

混凝 - 臭氧氧化技术

混凝-臭氧氧化技术是在投加混凝剂条件下，利用臭氧氧化技术处理废水。臭氧能改变水中悬浮物的性质，从而改变混凝操作单元去除效果，此方法可使水中悬浮颗粒变大，使处于溶解状态的有机物变成可混凝胶体颗粒，从而减少混凝剂投加量，降低化学药剂耗量。

臭氧 - 生化法

利用臭氧催化氧化联合生物活性炭滤池处理废水专利近几年有较多报道，统称为利用臭氧预处理废水，破坏水中难降解有机物，提高可生化性，再利用活性炭生物滤池进一步处理的技术。该技术充分利用了臭氧的强氧化性、也利用了生物滤池的成本优势，两者结合后处理效果良好。

臭氧-膜处理技术

有专利公布了一种臭氧催化氧化-陶瓷膜过滤深度处理焦化废水系统，通过臭氧催化氧化与陶瓷膜分离联用实现了粉末催化剂在动态反应器中的应用。 [4]

反应系统确保在单一反应器中分段进行臭氧氧化和催化臭氧氧化，降低了单独臭氧氧化和催化臭氧氧化过程中的传质阻力，提高了羟基自由基利用率和有机物去除率，*终实现了焦化废水深度处理出水COD、色度和浊度达标。 

臭氧直接曝气处理

采取二级生化出水经两级臭氧催化氧化处理方法，即一级臭氧催化氧化池底部与二级臭氧催化氧化池相连，二级臭氧催化氧化池设有总出水口，实现节能和降低成本。能提高COD去除率20%。

有专利公布了一种降低有机胺废水中COD浓度的臭氧处理系统，利用臭氧氧化来降低有机胺废水COD。该系统将臭氧反应池分为前、中、后3个接触氧化反应池，分别用隔板进行分割，且3个接触氧化池体积依次减小。利用该法接触氧化地进行氧化处理，来实现含有机胺废水的治理，达到排放标准。臭氧-双氧水联合氧化作用

臭氧-双氧水系统是污水处理的一种高级氧化方法。臭氧和过氧化氢协同作用可以产生具有极强氧化作用的羟基自由基，能有效去除水中的有机污染物。机理显示加入过氧化氢会促进羟基自由基生成，同时pH值影响也很明显。过氧化氢阴离子浓度是影响羟基自由基生成的关键因素，而pH值对过氧化氢阴离子浓度也有较大影响，所以pH值是影响反应的重要条件；同时，臭氧-双氧水比例也是影响有机污染物去除效果的关键因素。此外，臭氧 - 双氧水工艺对于去除天然水体中的有机污染物也很有效。

臭氧-双氧水-UV光氧化

氧化联合催化氧化技术UV光氧化-臭氧法是将臭氧与紫外光辐射相结合的一种高级氧化过程，始于1970年。臭氧-双氧水-UV光氧化法对处理难氧化物质比较有效，可使氧化速度提高10~10000倍。 

UV光氧化-臭氧法中的氧化反应为自由基型，即液相臭氧在紫外光辐射下分解产生·OH自由基，由·OH自由基与水中的溶解物进行反应。

臭氧 - 固体催化剂技术

臭氧-固体催化剂技术固体催化剂包括活性炭、金属及其氧化物。臭氧/活性炭联用体系能显著提高COD、TOC去除率，且显示出良好的协同作用，实现难降解制药有机废水可生化性改善。活性炭吸附-催化臭氧氧化技术对苯乙酮的去除率随臭氧进气量、活性炭投加量增加而提高，在*优工艺条件下，苯乙酮去除率可达92.3%。

臭氧氧化处理废水，无论是臭氧-紫外组合，还是臭氧-双氧水协同催化氧化技术，本质都是羟基自由基氧化降解废水中的各类污染物，不形成二次污染，在废水处理中应用前景广阔。

目前影响臭氧高级氧化技术应用的主要问题是臭氧利用率低。 臭氧在各类废水处理领域的研究和应用日益增多。臭氧技术在处理废水方面具有氧化性强、原料制备廉价易得、能处理多种污染物、反应后不出现二次污染等特点。臭氧虽然能氧化水中许多难降解有机物，但不易将有机物彻底分解为CO2和H2O，其产物常常为羧酸类易于生物降解有机物，如：一元醛、二元醛、醛酸、一元羧酸、二元羧酸类有机小分子，因此，在大多数情况下，臭氧更适宜于和其它净化技术配合使用来达到*终的废水处理目标。 

臭氧应用于烟气净化领域具有广阔的前景：（1）臭氧是一种清洁氧化剂，不会产生二次污染物；（2）它能够在良好的脱硫脱硝的基础上，同时实现对汞的高效去除；（3）臭氧对烟气中氯化物、氟化物、VOCS以及二噁英也有一定的去除能力，它对多种污染物的协同脱除能力是应用到实际过程中*有利的优点。 尽管臭氧法是烟气净化领域高效的污染控制方法，但现阶段臭氧的制备成本较高，应用技术不够成熟，限制了该技术的广泛推广使用，因此，高效、节能、环保的臭氧发生装置仍是臭氧法运用的关键。