臭氧的检测方法概述

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摘要：臭氧是氧的同素异形体，有强氧化性，在消毒、灭菌方面应用广泛。本文简要概述了臭氧的浓度表示方法以及臭氧浓度检测及注意事项。
关键词：臭氧，浓度，检测
中图分类号：X5
臭氧是一种强氧化剂，具有很强的杀菌消毒、漂白、除味等特性，臭氧可以清除和杀灭空气、水、食物中的有毒物质和细菌，在消毒、灭菌过程中仅产生无毒的氧化物，多余的臭氧最终还原为氧，在被消毒物品上无残留，无二次污染，因此广泛应用于水消毒、食品加工杀菌净化、食品贮藏保鲜、医疗卫生和家庭消毒净化等方面[1]。
1. 臭氧浓度表示方法
1.1 以单位体积内所含臭氧的质量数表示，常用的单位有mg/L、mg/m3、μg/m3简称质量浓度，它们的关系是：1mg/L=103 mg/m3=106μg/m3。我国各种标准均采用质量浓度。
1.2 体积浓度，用ppm或ppb作为浓度单位。ppm（parts per million）单位是指在100万气体体积中含有臭氧的体积数，在美国、日本等国家习惯使用体积浓度。1ppm =103ppb。在我国ppb一般指10 -9。
1.3 用体积百分比%（vol）和pphm来表示体积浓度的，它们的关系式是
1%（vol）=10 4ppm=106 pphm=107ppb
1.4 用重量百分比来表示臭氧的浓度。一般用%（wt）表示，%（wt）的含义是：臭氧的质量/含有臭氧气体的质量× 100%。这样，在标准状态下
1ppm = 2.14mg/m3 = 1.66 × 10 -4 %（wt）
1%（wt）（空气中）= 12.93g/m3 = 6042ppm
1%（wt）（氧气中）14.3g/m3 = 6682ppm
1.5 表示水中溶存臭氧的单位有 mg/L、g/m3和ppm（wt）
mg/L ——其含义是臭氧的质量（mg）/含有臭氧水的容积（m3）
g/m3 ——是臭氧的质量（mg）/含有臭氧水的容积（m3）
ppm ——是臭氧的质量/含有臭氧水的质量× 10 6
1mg/L=1g/m3=1ppm
2. 臭氧浓度与消毒效果
2.1 臭氧的杀菌浓度
 和其它消毒杀菌剂一样，臭氧消毒也只有达到足够的剂量，作用一定时间才能达到消杀效果。例如当臭氧浓度为0.08~0.6ppm时，对空气中细菌繁殖体中的大肠杆菌作用 30min，其平均杀灭率达84.60~99.9%，而空气中臭氧浓度为0.34~0.85ppm时，作用 10~30min，其杀灭率可达99.47~99.97%。又如臭氧对空气消毒时，当浓度为0.21mg/L时，作用10min对金黄色葡萄球菌杀灭率达90.81%，如提高浓度为0.72mg/L时，作用时间仍为10min，杀灭率可达99.99%。一般讲臭氧的浓度愈高其杀菌效果愈好。
2.2 环境臭氧浓度不能过高
臭氧除了对人类有益的一面外，同时它又是一种对环境污染的物质，我国环境空气质量标准（GB3095-1996）[2]中规定臭氧的浓度限值（1小时平均）一级标准为0.12mg/m3；二级标准为0.16mg/m3；三级标准为0.20mg/m3。臭氧的工业卫生标准大多数国家最高限值为0.1ppm（0.20mg/m3）。因此利用臭氧消毒杀菌浓度不应过高，臭氧发生器的产量不是越高越好。例如：一般家庭用室内杀菌的臭氧发生器产量应在200mg/h左右，最高不要超过400mg/h。这样，在臭氧杀菌工作30~60min后，室内残余浓度低于果品家卫生标准要求。需要注意的是，一些过敏体质的人，长时间暴露在臭氧含量超过0.18mg/m3的环境下，会出现皮肤刺痒，呼吸不畅，咳嗽及鼻炎等症状。浓度再高，会给人体造成更大的伤害[3]。
3 臭氧浓度检测方法
臭氧浓度检测方法大致可分为化学分析法、物理分析法、物理化学分析法三类。
3.1.化学分析法
3.1.1 碘量法
 碘量法是最常用的臭氧测定方法，我国和许多国家均把此法作为测定气体臭氧的标准方法。其原理为强氧化剂臭氧（O3）与碘化钾（KI）水溶液反应生成游离碘（I2），臭氧还原为氧气。反应式为：
    O3 + 2KI + H2O → O2 + I2 + 2KOH
游离碘显色，依在水中浓度由低至高呈浅黄至深红色。
利用硫代硫酸钠（NaS2O3）标准液滴定，游离碘变为碘化钠（NaI），反应终点为完全褪色止。反应式为：
I2 + 2 NaS2O3 → 2NaI +NaS4O6
碘量法优点为显色直观，不需要贵重仪器。缺点是易受其氧化剂如NO、CI2等物质的干扰，在重要检测时应减除其它氧化物质的影响。