臭氧性質(zhì)

　　在常溫常態(tài)常壓下，較低濃度的臭氧是無色氣體，當(dāng)濃度達(dá)到 15%時，呈現(xiàn)出淡藍(lán)色。臭氧可溶于水，在常溫常態(tài)常壓下臭氧在水中的溶解度比氧高約13倍，比空氣高25倍。但臭氧水溶液的穩(wěn)定性受水中所含雜質(zhì)的影響較大，特別是有金屬離子存在時，臭氧可迅速分解為氧，在純水中分解較慢。臭氧的密度是2.14g/L(0°C，0.1MP)，沸點(diǎn)是-111°C，熔點(diǎn)是-192°C。臭氧分子結(jié)構(gòu)是不穩(wěn)定的，它在水中比在空氣中更容易自行分解。臭氧的主要物理性質(zhì)列于表1-1，臭氧在不同溫度下的水中溶解度列于表1-2。臭氧雖然在水中的溶解度比氧大10倍，但是在實用上它的溶解度甚小，因為他遵守亨利定律，其溶解度與體系中的分壓和總壓成比例。臭氧在空氣中的含量極低，故分壓也極低，那就會迫使水中臭氧從水和空氣的界面上逸出，使水中臭氧濃度總是處于不斷降低狀態(tài)。

　　化學(xué)性質(zhì)

　　1. 臭氧很不穩(wěn)定，在常溫常態(tài)常壓下即可分解為氧氣。臭氧、氯和二氧化氫的氧化勢(還原電位)分別是2.07.1.36.1.28伏特，可見臭氧在處理水中是氧化力量很強(qiáng)的一種。臭氧的氧化作用導(dǎo)致不飽和的有機(jī)分子的破裂。使臭氧分子結(jié)合在有機(jī)分子的雙鍵上，生成臭氧化物。臭氧化物的自發(fā)性分裂產(chǎn)生一個羧基化合物和帶有酸性和堿性基的兩性離子，后者是不穩(wěn)定的，可分解成酸和醛。其反應(yīng)式為：

　　2O3→3O3 + 285kJ ( 1-2 )

　　由于分解時放出大量熱量，故當(dāng)其含量在 25 %以上時，很容易爆炸。但一般臭氧在空氣中，臭氧的含量很難超過 10 %以上，在臭氧用于飲用水處理的較長過程中，還沒有一例氧爆炸的事例。

　　含量為 1 %以下的臭氧，在常溫常態(tài)常壓的空氣中分解半衰期為 16h 左右。隨著溫度的升高，分解速度加快，溫度超過 100℃ 時，分解非常劇烈，達(dá)到 270℃ 高溫時，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快。在含有雜質(zhì)的水溶液中臭氧迅速回復(fù)到形成它的氧氣。如水中臭氧濃度為 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 時，其半衰期為 5 ～ 30min ，但在純水中分解速度較慢，如在蒸餾水或自來水中的半衰期大約是 20min ( 20℃ )，然而在二次蒸餾水中，經(jīng)過 85min 后臭氧分解只有 10 %，若水溫接近 0℃ 時，臭氧會變得更加穩(wěn)定。

　　2. 臭氧的氧化能力

　　臭氧得氧化能力極強(qiáng)，其氧化還原電位僅次于 F2 ，在其應(yīng)用中主要用這一特性。

　　3. 臭氧的氧化反應(yīng)

　　a 、與無機(jī)物的氧化反應(yīng)

　　臭氧與亞鐵、Mn2+ 、硫化物、硫氰化物、氰化物、氯等均發(fā)生反應(yīng)

　　b 、臭氧與有機(jī)物的反應(yīng)

　　臭氧在水溶液中與有機(jī)物的反應(yīng)極其復(fù)雜，

　?、?臭氧與烯烴類化合物的反應(yīng) 臭氧容易與具有雙鏈的烯烴化合物發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)的很終產(chǎn)物可能是單體的、聚合的、或交錯的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。

　?、?臭氧和芳香族化合物的反應(yīng) 臭氧和芳香族化合物的反應(yīng)較慢，在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中，其反應(yīng)速度常數(shù)逐漸增大。

　?、?對核蛋白(氨基酸)系、有機(jī)氨也都發(fā)生反應(yīng)

　　臭氧在下列混合物的氧化順序為

　　鏈烯烴>胺>酚>多環(huán)芳香烴>醇>醛>鏈烷烴

　　c 、臭氧的毒性和腐蝕性

　　臭氧屬于有害氣體，濃度為 6.25×10mol/L(0.3mg/m3 ) 時，對眼、鼻、喉有刺激的感覺;濃度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/m3 ) 時，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥 ; 臭氧濃度為 3.125×10 -4 ～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～ 60mg/m3 ) 時 ， 則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關(guān)，例如長期接觸 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧會引起永久性心臟障礙，但接觸 20ppm 以下的臭氧不超過 2h ，對人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很濃，濃度為 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 時，人們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒有發(fā)現(xiàn)一例因臭氧中毒而導(dǎo)致死亡的報道。

　　臭氧具有很強(qiáng)的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會被強(qiáng)烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基于這一點(diǎn)，生產(chǎn)上常使用含 25 % Cr 的鉻鐵合金(不銹鋼)來制造臭氧發(fā)生設(shè)備和加注設(shè)備中與臭氧直接接觸的部件。

　　臭氧對非金屬材料也有了強(qiáng)烈的腐蝕作用，即使在別處使用得相當(dāng)穩(wěn)定得聚氯乙烯塑料濾板等，在臭氧加注設(shè)備中使用不久便見疏松、開裂和穿孔。在臭氧發(fā)生設(shè)備和計量設(shè)備中，不能用普通橡膠作密封材料，必須采用耐腐蝕能力強(qiáng)的硅橡膠或耐酸橡膠等。

　　物理性質(zhì)

　　性質(zhì)數(shù)據(jù)

　　分子量47.99828

　　沸點(diǎn)-111.9℃

　　熔點(diǎn)-193℃

　　臨界溫度-5℃

　　臨界壓力92.3atm

　　等張比容75.7(90.2K)

　　生成熱-144KJ/mol

　　在水中的溶解度ml/100ml49.4