臭氧老化試驗箱的基本知識 第二章

1、水溶臭氧濃度與保持時間是殺菌的必要條件

　　軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院*衛(wèi)生研究所馬義倫教授等經(jīng)過對炭疽桿菌，枯草桿菌黑色變種進行臭氧處理試驗，總結(jié)出殺菌動力學(xué)經(jīng)驗公式： dN／dt=-KNtMCN 其中：N：菌數(shù)t：時間C：水中臭氧濃度m、n是t與c的指數(shù)K：效率常數(shù)，也可表示細菌抗力。

　　由以上公式可以看出單位時間的滅菌量是與水中臭氧濃度及處理時間的若十次療成止比，可見K與N在不變動的情況下要達到殺菌的目的，必須保證臭氧在水中濃度與一定的接觸時間。

　　2、保證水中臭氧濃度的必要性

　　要保證臭氧在水中的濃度需要很多條件，大致有水溫、氣壓、氣液的相對運動速度、臭氧氣作用在液體表面的分壓、臭氧氣的表面積、水的粘度、密度、表面張力等，其中有些因素，如水溫、氣壓、臭氧氣作用在液體表面的分壓至關(guān)重要。也有的，如水的密度、粘滯度、表面張力等，在某一具體條件下是不變的，就可以不予考慮，現(xiàn)將其中關(guān)系簡單介紹如下：

　　氣液兩相間的傳質(zhì)強度取決于分子與湍流的擴散速度，可以用一般傳質(zhì)公式表示：

　　u=dG／dt=KF·△C

　　其中：u：傳質(zhì)速度，可用在t時間內(nèi)從氣相傳入液相的臭氧量G確定，即dG／dt。K：傳質(zhì)系數(shù)，F：氣相與液相的接觸表面積，△C傳質(zhì)過程中的動力，可用臭氧在實際情況下與平衡時的濃度差決定（即水中臭氧濃度與臭氧源中臭氧濃度差別越大，傳質(zhì)速度越大）。

　　分析一般傳質(zhì)方程式可以知道，首先要使臭氧盡多地溶入水中，就要盡量加大臭氧與水的接觸表面積F，而這是接觸裝置決定的。

　　其次，△C說明臭氧發(fā)生器的濃度越高，越有利于水對臭氧的吸收·

　　第三，傳質(zhì)系數(shù)K則與多種因素有關(guān)，K（總傳質(zhì)系數(shù)）為氣相傳質(zhì)系數(shù)K氣與液相傳質(zhì)系數(shù)K液之和，而臭氧屬于低溶解度氣體，K氣可忽略不計．而根據(jù)亨利一道爾頓定律，K液是多種物理參數(shù)的復(fù)合函數(shù)。

　　K液=f（T，P，u，w，p，ó）

　　其中臭氧溶解量與氣體壓力P成正比而與水溫T成反比。

　　隨著兩相相對線速度的增大，氣液兩相接觸表面積F及其更新速度也增大，但每個氣泡與液體接觸的時間會減小，因此從綜合效果來看，氣體-液體的相對線速度應(yīng)維持在一個范圍內(nèi)較好．

　　液體的粘滯度u，密度p及氣液間介面表面張力。的提高可使相間表面更新速度降低，并相應(yīng)使K液減小，所以Km與u，p，o成反比，對于各種飲用水，此項可忽略不計。

　　在應(yīng)用中，我們應(yīng)關(guān)注溫度、氣壓兩個參數(shù)，而在設(shè)計接觸裝置時則應(yīng)注意到水流、氣流的相對速度，尤其是其中的溫度，因為溫度高了不但使水對臭氧的吸收效果下降，而且臭氧本身會因溫度過高而分解。國內(nèi)就曾發(fā)生過試圖用臭氧處理70·℃的水溫而沒有取得任何效果的例證。

　　1894年梅爾費特（Mailfert）根據(jù)前人的實驗報告求出以下臭氧在水中的濃度： 溫度（攝氏度） O 11.8 15 19 27 405560

　　溶解度（L氣／L水） 0.64 0.5 O.456 0.381 O.27 0.112O.031O 這組數(shù)據(jù)大致里線性，而且表明臭氧在水中的溶解度大約是氧的lO-15倍。

　　威諾薩（venosa）與奧帕特金（Opatken）指出，決定臭氧（或任何氣體）在某液體中的溶解度的基本關(guān)系式是亨利定律．即在一定溫度下，任何氣體溶解于已知體積的液體中的重量，將與該氣體作用在液體上的分壓成正比。

　　而且此定律可推導(dǎo)出結(jié)論：在標(biāo)準(zhǔn)溫度與壓力下，臭氧是氧溶解度的13倍。

　　從亨利定律可以得出結(jié)論：要提高臭氧在水中的溶解度，必須提高臭氧氣在整個氣源中分壓，即提高臭氧源的濃度，如果臭氧源的濃度不夠，處理時間再長，水中臭氧濃度也提不高（因已達到濃度平衡）。

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