臭氧老化试验箱的基本知识 第二章

1、水溶臭氧浓度与保持时间是杀菌的必要条件

　　军事医学**卫生研究所马义伦教授等经过对炭疽杆菌，枯草杆菌黑色变种进行臭氧处理试验，总结出杀菌动力学经验公式： dN／dt=-KNtMCN 其中：N：菌数t：时间C：水中臭氧浓度m、n是t与c的指数K：效率常数，也可表示细菌抗力。

　　由以上公式可以看出单位时间的灭菌量是与水中臭氧浓度及处理时间的若十次疗成止比，可见K与N在不变动的情况下要达到杀菌的目的，必须保证臭氧在水中浓度与一定的接触时间。

　　2、保证水中臭氧浓度的必要性

　　要保证臭氧在水中的浓度需要很多条件，大致有水温、气压、气液的相对运动速度、臭氧气作用在液体表面的分压、臭氧气的表面积、水的粘度、密度、表面张力等，其中有些因素，如水温、气压、臭氧气作用在液体表面的分压至关重要。也有的，如水的密度、粘滞度、表面张力等，在某一具体条件下是不变的，就可以不予考虑，现将其中关系简单介绍如下：

　　气液两相间的传质强度取决于分子与湍流的扩散速度，可以用一般传质公式表示：

　　u=dG／dt=KF·△C

　　其中：u：传质速度，可用在t时间内从气相传入液相的臭氧量G确定，即dG／dt。K：传质系数，F：气相与液相的接触表面积，△C传质过程中的动力，可用臭氧在实际情况下与平衡时的浓度差决定（即水中臭氧浓度与臭氧源中臭氧浓度差别越大，传质速度越大）。

　　分析一般传质方程式可以知道，首先要使臭氧尽多地溶入水中，就要尽量加大臭氧与水的接触表面积F，而这是接触装置决定的。

　　其次，△C说明臭氧发生器的浓度越高，越有利于水对臭氧的吸收·

　　第三，传质系数K则与多种因素有关，K（总传质系数）为气相传质系数K气与液相传质系数K液之和，而臭氧属于低溶解度气体，K气可忽略不计．而根据亨利一道尔顿定律，K液是多种物理参数的复合函数。

　　K液=f（T，P，u，w，p，ó）

　　其中臭氧溶解量与气体压力P成正比而与水温T成反比。

　　随着两相相对线速度的增大，气液两相接触表面积F及其更新速度也增大，但每个气泡与液体接触的时间会减小，因此从综合效果来看，气体-液体的相对线速度应维持在一个范围内较好．

　　液体的粘滞度u，密度p及气液间介面表面张力。的提高可使相间表面更新速度降低，并相应使K液减小，所以Km与u，p，o成反比，对于各种饮用水，此项可忽略不计。

　　在应用中，我们应关注温度、气压两个参数，而在设计接触装置时则应注意到水流、气流的相对速度，尤其是其中的温度，因为温度高了不但使水对臭氧的吸收效果下降，而且臭氧本身会因温度过高而分解。国内就曾发生过试图用臭氧处理70·℃的水温而没有取得任何效果的例证。

　　1894年梅尔费特（Mailfert）根据前人的实验报告求出以下臭氧在水中的浓度：温度（摄氏度） O 11.8 15 19 27 405560

　　溶解度（L气／L水） 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O 这组数据大致里线性，而且表明臭氧在水中的溶解度大约是氧的lO-15倍。

　　威诺萨（venosa）与奥帕特金（Opatken）指出，决定臭氧（或任何气体）在某液体中的溶解度的基本关系式是亨利定律．即在一定温度下，任何气体溶解于已知体积的液体中的重量，将与该气体作用在液体上的分压成正比。

　　而且此定律可推导出结论：在标准温度与压力下，臭氧是氧溶解度的13倍。

　　从亨利定律可以得出结论：要提高臭氧在水中的溶解度，必须提高臭氧气在整个气源中分压，即提高臭氧源的浓度，如果臭氧源的浓度不够，处理时间再长，水中臭氧浓度也提不高（因已达到浓度平衡）。