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(shí)間是殺菌的必要條件

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

　　由以上公式可以看出單位時(shí)間的滅菌量是與水中臭氧濃度及處理時(shí)間的若十次療成止比，可見(jiàn)K與N在不變動(dòng)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(shí)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(dòng)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，現將其中關(guān)系簡(jiǎn)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(shí)間內從氣相傳入液相的臭氧量G確定，即dG／dt。K：傳質(zhì)系數，F：氣相與液相的接觸表面積，△C傳質(zhì)過(guò)程中的動(dòng)力，可用臭氧在實(shí)際情況下與平衡時(shí)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(shuō)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K則與多種因素有關(guān)，K（總傳質(zhì)系數）為氣相傳質(zhì)系數K氣與液相傳質(zhì)系數K液之和，而臭氧屬于低溶解度氣體，K氣可忽略不計．而根據亨利一道爾頓定律，K液是多種物理參數的復合函數。

　　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(zhù)兩相相對線(xiàn)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(gè)氣泡與液體接觸的時(shí)間會(huì )減小，因此從綜合效果來(lái)看，氣體-液體的相對線(xiàn)速度應維持在一個(gè)范圍內較好．

　　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。

　　在應用中，我們應關(guān)注溫度、氣壓兩個(gè)參數，而在設計接觸裝置時(shí)則應注意到水流、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(huì )因溫度過(guò)高而分解。國內就曾發(fā)生過(guò)試圖用臭氧處理70·℃的水溫而沒(méi)有取得任何效果的例證。

　　1894年梅爾費特（Mailfert）根據前人的實(shí)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 這組數據大致里線(xiàn)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。

　　而且此定律可推導出結論：在標準溫度與壓力下，臭氧是氧溶解度的13倍。

　　從亨利定律可以得出結論：要提高臭氧在水中的溶解度，必須提高臭氧氣在整個(gè)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(shí)間再長(cháng)，水中臭氧濃度也提不高（因已達到濃度平衡）。

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