臭氧（O₃）是氧的同素异形体，在常温常压下是一种具有鱼腥味的淡紫色气体，沸点为-112.5℃，密度为2.144kg/m³，比氧重1.5倍。

1.臭氧性质

（1）不稳定性。臭氧能在常温下自行分解成为氧气并释放出热量。

2O₃=2O₂+ΔH ΔH=284kJ/mol

温度越高，分解越快；浓度越高，分解也越快。在水溶液中的分解速度比在空气中的分解速度快得多，而且强烈地受羟离子的催化，pH值越高，分解越快。

（2）溶解性。臭氧在水中的溶解度要比纯氧高10倍，比空气高25倍。在空气中臭氧的浓度对臭氧的溶解度有很大的影响，同时溶解度还受到气体压力的影响。在常压下，20℃时，水中臭氧浓度和气体中臭氧的平衡浓度之比为0.285。

（3）毒性。当臭氧的浓度达到0.1×10^-6时，即可以使人的眼、鼻和喉感到刺激，当臭氧浓度达到1×10^-6～10×10^-6时，可引起头痛、恶心等症状。《工业企业设计卫生标准》（TJ36—1979）规定车间空气中臭氧的最高容许浓度为0.3mg/m³。

（4）氧化性。臭氧可使有机物被氧化。

2.臭氧制备 制备臭氧的方法很多，有化学法、紫外线法、电解法和无声放电法。经济实用的是无声放电法，被普遍使用。

（1）无声放电法原理。在一对交流电极之间通过氧气或空气，电极间的两侧被绝缘，则空气或氧气通过电极时便发生放电现象，由于这种放电是无声的，所以称之为无声放电法。无声放电法生产臭氧的原理及装置如图13-5所示。

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图13-5 无声放电法生产臭氧的原理及装置

a）无声放电法制备臭氧原理 b）臂式（卧式）臭氧发生器 1—空气或氧气进口 2—臭氧出口 3—冷却水进口 4—冷却水出口 5—不锈钢管 6—放电间隙 7—玻璃管 8—变压器

（2）臭氧发生系统及装置。由于臭氧不稳定，通常在现场随制随用。以空气为原料制备臭氧，由于原料来源方便，被普遍采用。如图13-6所示是以空气为原料的典型臭氧氧化处理闭路系统流程图。

图13-6 以空气为原料的典型臭氧氧化处理闭路系统流程图

3.臭氧在废水处理中的应用 用臭氧处理废水的过程为：臭氧先溶于水中，然后再与废水中所含有的污染物进行氧化反应。臭氧在水中的溶解度并不大，它与污染物的反应速率也受到限制，所以反应速率一般不是很快。用臭氧处理废水，可使氧化产物的毒性降低，另外，臭氧在水中分解后得到氧，可使水中的溶解氧增加，而不会造成二次污染。臭氧主要用于废水的三级处理，其作用是降低废水中的COD；杀菌消毒；增加水中的溶解氧；脱色除臭；除低浊度。臭氧的消毒能力比氯强。对脊髓灰质炎病毒，用氯消毒，会保持0.5～1.0mg/L余氯量，需要1.5～2.0h的反应时间；用臭氧消毒，则保持0.045～0.45mg/L的剩余臭氧，只需2min的反应时间。若初始臭氧浓度超过1mg/L，经1 min接触，病毒去除率可达99.99%。

紫外线、氯气、臭氧三种杀菌方式的比较如表13-9所示。

表13-9 紫外线、氯气、臭氧三种杀菌方式的比较