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问题 5

臭氧（O3）气体在我们生活中并不常见，但却与我们的日常生活，特别是污水处理、生活用水息息相关。可以说O3是现代人类生活的“幕后英雄”。本文首先简单介绍了O3的理化性质、O3的商业用途、生产制备方法、检测方法等。然后重点介绍了圣米科技最新推出的电化学O3传感器，供各气体仪器厂家选用。

1. O3的物理化学性质

臭氧是氧的同素异形体，常温下为淡蓝色气体，有特殊气味。臭氧一词源于希腊文 ozon，意为“气味”。下图是臭氧分子的三维结构图，由三个氧原子组成。

O3主要存在于距地球表面20km-30km的平流层下部的臭氧层中，含量约为50ppm。它能吸收对人体有害的短波紫外线，阻止其到达地球，从而保护地球表面的生物免受紫外线的伤害。在大气中，氧分子因受高能辐射而分解成氧原子（O），氧原子与另一个氧分子结合形成臭氧。臭氧会与氧原子、氯或其他游离物质发生反应而分解消失。由于这种反复的生成和消失，臭氧含量能维持在一定的平衡状态。

地球表面靠近地面的地方也存在着低浓度的O3，通常出现在城市和附近乡村的对流层中。这些O3是由非甲烷有机物（NMVOC）、一氧化碳（CO）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）经过一系列的化学和光化学反应产生的。

在人们生活的环境中，NMVOC、CO、NO、NO2等物质基本都是由汽车内燃机，尤其是柴油车产生的，这也是为什么世界各国不断提高汽车排放标准，用法律手段限制汽车污染物排放的原因。

以下是 O3 的物理和化学特性，可在美国国家职业安全与健康研究所 (NIOSH， 和 ) 的网站上找到。注意，人体可以承受的 8 小时加权平均值 (TWA， 时间 ) 为 0.1 PPM，室温下为 0.2 mg/M^3。

2. O3的商业用途

自然环境中产生的O3对人体有好有坏，人们能否利用O3的强氧化性造福人类呢？当然可以，人们饮用的自来水，排放的工业、生活污水，都需要用O3进行消毒净化。

早在19世纪末20世纪初，德国西门子公司就已生产用于水处理的O3发生器。经过一个多世纪的演变，臭氧发生设备越来越先进，体积越来越小，耗电量越来越低，单位时间内的O3产量越来越多。下图是美国ITT集团旗下Xylem公司生产的臭氧水处理系统。

除了水消毒外，O3在食品、医药等行业也有着广泛的应用，消毒柜之所以采用O3，主要是因为O3具有强氧化性，且其分解产物无毒性。

3. O3的生成及制备方法

空气中氧气（O2）含量为20.9%vol，以O2为原料生产O3需要臭氧发生器和大量电能，就像模拟自然界的闪电来生产O3一样，下图是臭氧产生的基本原理。

如果仅仅模拟雷电来产生O3，效率显然太低，因此厂家在臭氧发生器中放入大量电极，通过不断的高压放电，来产生持续大量的O3用于水处理。

4. O3检测方法

如何知道O3是否泄漏或者分解完全？需要借助专业仪器进行监测分析。目前比较标准的O3分析仪采用的是紫外光度法，其原理是O3分子吸收波长为254nm的紫外光，该波段紫外光的吸收程度与O3浓度有直接关系，通过检测样气对紫外光的吸收程度计算出O3浓度。目前世界上最先进的紫外吸收O3分析仪最低检测限约为2PPB，分辨率可达1PPB。

但问题是光学仪器价格昂贵，一台进口的O3分析仪至少要8万元。监测室内空气净化器、打印机释放的O3浓度，总不能用这么贵的仪器吧？有没有便宜一点的、能达到职业卫生、环保、工业、医学标准的仪器和传感器呢？答案是有的。在我国东南沿海，生产O3监测仪器的仪器厂家一大批，仪器价格一般只要几千元，但传感器基本都是进口的。

5、生米科技最新O3电化学传感器

生米科技（上海）有限公司刚刚发布了两款O3电化学传感器——4O3-10和4O3-100，分别用于O3泄漏监测、室内空气质量监测（IAQ）、O3消毒及O3老化箱行业。这两款传感器的性能不低于进口传感器，4O3-10的分辨率低至20PPB，线性范围可达50PPM，4O3-100的分辨率为30PPB，线性范围可达。两款O3传感器均为非耗材，可用氯气（Cl2）校准，为客户校准、仪器检验提供了极大的便利。

这两款传感器虽然性能不错，但是价格却不贵，应该说远远低于进口产品，有需要O3传感器的朋友和厂家可以来电咨询。