臭氧的化學(xué)性質(zhì)
1.臭氧的化學(xué)性質(zhì)極不穩(wěn)定，在空氣和水中都會(huì)慢慢分解成氧氣，其反應(yīng)式為：
2O3→3O2＋285kJ（1-2）
由于分解時(shí)放出大量熱量，故當(dāng)其含量在25%以上時(shí)，很容易爆炸。但一般臭氧化空氣中臭氧的含量很難超過10%，在臭氧用于飲用水處理的較長(zhǎng)歷史過程中，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(shí)，分解非常劇烈，達(dá)到270℃高溫時(shí)，可立即轉(zhuǎn)化為氧氣。臭氧在水中的分解速度比空氣中快的多。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6.25×10-5mol/L(3mg/l)時(shí)，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(shí)，臭氧會(huì)變得更加穩(wěn)定。
臭氧在水中的分解速度隨水溫和PH值的提高而加快，圖1-3為PH=7時(shí)，水溫和分解速度的關(guān)系，圖1-4為20℃，PH和分解速度的關(guān)系。
為提高臭氧利用率，水處理過程中要求臭氧分解得慢一些，而為了減輕臭氧對(duì)環(huán)境的污染，則要求處理后尾氣中的臭氧分解快一些。
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。從表1-5中看出。
從表1-5可知，臭氧的標(biāo)準(zhǔn)電極電位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高錳酸鉀等氧化劑都高。說明臭氧是常用氧化劑中氧化能力最強(qiáng)的。同時(shí)，臭氧反應(yīng)后的生成物是氧氣，所以臭氧是高效的無二次污染的氧化劑。
表1-5氧化還原電位比較
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3.臭氧的氧化反應(yīng)
a、與無機(jī)物的氧化反應(yīng)
⑴臭氧與亞鐵的反應(yīng)
⑵臭氧與Mn2+的反應(yīng)
⑶臭氧與硫化物的反應(yīng)
⑷臭氧與硫氰化物的反應(yīng)
⑸臭氧與氰化物的反應(yīng)
總反應(yīng)為：
⑹臭氧與氯的反應(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，下面僅以大家公認(rèn)的幾種反應(yīng)式列出以供參考。
⑴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)歷程描述如下：
式中G代表OH、OCH3、OCCH3等基。反應(yīng)的最終產(chǎn)物可能是單體的、聚合的、或交錯(cuò)的臭氧化物的混合體。臭氧化物分解成醛和酸。
⑵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。
⑶對(duì)核蛋白（氨基酸）系的反應(yīng)
⑷對(duì)有機(jī)氨的氧化
臭氧在下列混合物的氧化順序?yàn)?/p>
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6.25×10-6mol/L(0.3mg/m3)時(shí)，對(duì)眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度(6.25-62.5)×10-5mol/L(3～30mg/m3)時(shí)，出現(xiàn)頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥;臭氧濃度為3.125×10-4～1.25×10-3mol/L(15～60mg/m3)時(shí),則對(duì)人體有危害。其毒性還和接觸時(shí)間有關(guān)，例如長(zhǎng)期接觸1.748×10-7mol/L(4ppm)以下的臭氧會(huì)引起永久性心臟障礙，但接觸20ppm以下的臭氧不超過2h，對(duì)人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)8h.由于臭氧的臭味很濃，濃度為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)時(shí)，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(bào)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(duì)所有的金屬都有腐蝕作用。鋁、鋅、鉛與臭氧接觸會(huì)被強(qiáng)烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕；谶@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(duì)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(jì)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。
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