由于人们的嗅觉可感觉的臭氧浓度低于卫生安全标准。这样臭氧工作区内任何人员在明显感觉到臭氧刺激作用后回自动回避或采取技术措施,消除泄漏故障,而不会产生“乘积”积累损害。臭氧浓度即在单位体积气体或液体中所含臭氧的质量数,如 1m 3 空气中含有1mg臭氧,则其臭氧浓度1mg/ m 3 。
常用臭氧浓度分为发生器产生浓度(即臭氧源浓度),空气中应用浓度和水中应用水溶解臭氧及其环境臭氧浓度四类。
发生器臭氧浓度最高,用作水处理应用的标准型发生器多在 10mg/L(10g/ m 3 )以上。目前使用氧气源时最高浓度已达到300mg/L。这种浓度有时用体积百分比表示,如空气源为1-2%,氧气为2-3%,1%空气源浓度为12.9mg/L,而1%氧气源臭氧浓度为14.3mg/L,空气中应用臭氧浓度最低在1mg/ m 3 -10mg/ m 3 之间,卫生消毒是习惯用PPm作单位,1PPm即为百万分之一浓度,对空气中的臭氧1PPm-2.14mg/ m 3 ,一般取1PPm=2mg/ m 3 ,而水溶解臭氧,1PPm=1mg/L.
水中应用臭氧溶解度在 0.1mg/L-10 mg /L之间,低值作为水消毒净化要求的最低浓度。高值是作为“臭氧水消毒剂”可达到浓度值。
环境臭氧浓度值最低,按 GB3095-82规定,一、二、三级环境质量标准分别为0.12/0.16/0.20 mg/ m 3 。卫生部规定我国臭氧工业卫生标准为0.30 mg/ m 3 。
臭氧浓度测定方法
臭氧应用一百年来,发展了化学法、光学法、电化学法,热化学法等多种臭氧检测技术,研究推广了多种检测一起和装置。根据浓度范围,要求精度与应用领域,选择不同的测定方法。常用方法与仪器。常用方法与仪器,装置介绍如下:
• 化学法
• 碘量法
最常用的臭氧测定方法是碘量法,我国和许多国家均把此方法作为测定气体臭氧的标准方法。我国建设部分布的《臭氧发生器臭氧浓度、产量、电耗的测量》标准 CJ/T3028.2-94中即规定使用碘量法。
其原理为强氧化剂臭氧( O 3 )与碘化钾(K 2 ),臭氧同时还原为氧气,反应式为:
O 3 + 2KI + H 2 O → O 2 + I 2 + 2KOH
游离碘显色,依在水中浓度由低至高呈浅黄色至棕红色。
利用硫代硫酸钠( Na 2 S 2 O 3 )标准液滴定,游离I 2 变为碘化钠(NaI),反应终点为完全褪色止。反应式为:I 2 + 2Na 2 S 2 O 3 → 2NaI + Na 2 S 4 O 6
二反应式建立起 O 3 反应量与Na 2 S 2 O 3 消耗量的定量关系比为
A Na × B × 2400
V 0
1mol O 3 :2mol Na 2 S 2 O 3
式中 C O3 —臭氧浓度,mg/L;A Na —硫代硫酸钠标准液用量,mL;B—硫代硫酸钠标准液浓度,mol/L;V 0 —臭氧化其他取样体积,mL;
操作程序及方法参照 CJ/T3208.2-94。
测定标准型发生器浓度很方便,臭氧化气体积流量计计数, Na 2 S 2 O 3 浓度一般配制为0.100mol/L,测定精度可达到 + 1%。
测定空气中臭氧浓度时,应用大气采用器抽气定量。为保证测定精度 Na 2 S 2 O 3 配为0.010mol/L。
测定水中臭氧浓度亦可用此公式计算,只是 V 0 代表采水量,取1000ml浓度为0.010mol/L的Na 2 S 2 O 3 。
碘量法优点为显色直观,不需要贵重仪器。缺点是易受其它氧化剂如 NO、CL 2 等物质干扰,在重要检测时应减除其它氧化物质的影响。
• 比色法
是根据臭氧与不同化学试剂的显色或脱色反应程序以确定臭氧浓度的方法,按比色手段分为人工色样与光度计比色,此方法多用于检测水溶解臭氧溶液。
• 检测管
将臭氧氧化可变色试剂浸渍在载体上作为反应剂封装在标准内径的玻璃管内作为检测管,使用时将检测管两端切断,将抽气器接到检测管出气端吸取定量臭氧气体,臭氧浓度与检测管内反应剂柱变色长度成正比,通过刻度值读取浓度值。
• 紫外线吸收法
原理是臭氧对波长 =254nm紫外光具有最大吸收系数,在此波长下紫外光通过臭氧产生衰减,符合兰波特-比尔定律。该方法已被美国等国家作为臭氧分析的标准方法。
(三)电化学法
臭氧电化学法检测仪器主要用于水溶臭氧浓度在线连续检测控制。作为工艺控制装置既便于调整臭氧在处理指标处于最佳值,又可降低运行费用。
电化学法测定原理为水中臭氧在电活化表面产生电化学还原作用。
O 3 + 2H 2 O + 2e - → O 2 + 2(OH - )
电压回路中电流特征曲线与溶液中分子臭氧的浓度成正比。
正确应用臭氧安全无害
臭氧在我国许多行业应用已取得良好效果,逐渐为人们所了解和接受。但在使用安全性与生理损害方面还有人心存疑虑,应以科学的态度回答这些问题。
• 臭氧是安全气体
在介绍臭氧性质的资料中常提到低温凝聚的液态臭氧和 20%浓度臭氧与氧气混合气体存在爆炸的可能性。在实际应用中臭氧浓度很低,如作水处理应用的高浓度臭氧发生器,浓度目前最高为70mg/L(氧气源5%浓度),作空气处理应用的发生器浓度只有200mg/ m 3 ,都比危险浓度值低得多,因此说我们应用的臭氧为安全气体。
值得注意的是使用氧气源的大型臭氧系统应该严格按照氧气安全标准设计与运行。目前在供气管路中安装烃类检测仪作为检测报警一起,以防止氧气爆炸危险事故。
在近百年的臭氧应用历史中,还没有报导过爆炸的事例。
• 卫生标准与健康保护
臭氧作为气体杀菌消毒剂,依靠其氧化性产生对病毒、细菌及霉菌等微生物的强杀灭作用。同任何消毒剂一样,对动物与人造成一定的生理反应甚至损害,但臭氧比常用消毒剂要小得多,环保也容易得多。
各国科学家对臭氧产生的生理损害作用进行了长期深入的研究,并制定了相应的卫生标准,以保证应用人员的健康。
臭氧工业卫生标准
国际臭氧协会: 01.PPm,接触10小时;
美国: 0.1PPm,接触8小时;
德国、法国、日本: 0.1PPm
中国: 0.15PPm
研究实验是多方面的,从 1950年开始了包括按年龄分组进行臭氧接触以确定人的生理反应的研究,在大量实验数据的基础上众多研究者按照K=C(浓度)×t(时间)公式建立了人的生理反应与健康防护对臭氧浓度关系的线图。 此图清楚的表明人们在臭氧环境里的生理反应与损害程序与浓度同时间的乘机,说明,较高浓度下时间短不会产生明显影响,而虽然浓度低时间长则可能影响明显:
臭氧作为消毒剂,杀菌能力强,使用浓度低,能自行分解无残留余污染,接触后的不适感离开现场立即消失等优点,是甲醛(福尔马林),过氧乙酸,高锰酸钾等常用消毒剂无法比拟
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