紫外线产品系列
水处理紫外线产品  
空气处理紫外线产品  
紫外线灯管及配件  
臭氧设备产品系列
水质检测产品系列
 

联系信息专区

联系人: 王经理
手 机: 13719176463
电 话: 020-87247261
传 真: 020-87247557

E-mail:

[email protected]
[email protected]
[email protected]

产品销售

产品销售595170317
产品咨询 产品咨询2350282906
售后服务 售后服务1780750778
在线洽谈  阿里旺旺

 

当前位置:环保行业资讯展示页
 
 
 
 

臭氧的性质

 
     
     
  一、  臭氧的物理性质

   臭氧是一种具有刺激性特殊气味的不稳定气体,分子结构如图所示。它可在地球同温层内光化学合成,但是在地平面上仅以极低浓度存在。

 

共振杂化分子的四种典型形

一种简化的分子轨道图

1.1 一般物理性质

  在常温下,臭氧为蓝色气体,不过在常温下,蓝色并不明显,除非是相当厚的气体。臭氧的主要物理性质列于表 1-1, 液体密度和蒸汽压列于表 1-2 。

1-1 纯臭氧的物理性质

熔点( 760mmHg)/℃

-192.5±0.4

气体密度( 0℃)/(g/L)

2.144

沸点( 760mmHg)/℃

-111.9±0.3

蒸发热( -112℃)/(J/L)

316.8

临界温度 /℃

-12.1

临界密度 /(g/ml)

0.437

临界压力 /atm

54.6

固态臭氧密度( 77.4K)/(g/cm 3 )

1.728

临界体积( cm 3 /mol)

111

液态热容( 90~105K)/(cal/k)

0.425+0.0014×(T-9)

液态臭氧的粘滞度 77.6K(Pa·s)

90.2K(Pa·s)

0.00417

0.00156

汽化热

-111.9℃

-183℃

14277

15282

表面张力( cyn/cm)①

77.2K

90.2K

43.8

38.4

生成热

气体( 298.15k)

液体( 90.15k)

理想气体( 0k)

142.98

125.60

145.45

等张比容( 90.2K)

75.7

生成自由能(气体, 298.15k)

162.82

介电常数(液态 90.2k)

4.79

偶极距 /Debye(德拜)

0.55

磁化率( cm-g-s单位)气体/液体

0.002×10 -6

0.150

 
 

①1dyn=10 -3 N/m;1atm=101.325Pa;1cal=4.18J 。

表 1-2 臭氧的液体密度和蒸气压

温度 /℃

液体密度

/(g/cm 3 )

液体蒸气压

/mmHg

温度 /℃

液体密度 / ( g/cm3 )

液体蒸气压

/mmHg

-183

1.574

0.11

-140

1.442

74.2

-180

1.566

0.21

-130

1.410

190

-170

1.535

1.41

-120

1.318

427

-160

1.504

6.75

-110

1.347

865

-150

1.473

24.3

-100

1.316

1605

1.2 臭氧的溶解度

臭氧略溶于水,标准压力和温度下( STP ),其溶解度比氧大 13 倍(见表 1-3 ),比空气大 25 倍。

表 1-3 臭氧在水中的溶解度(气体分压为 10 5 Pa ) /(ml/L)

气体

密度( g/L)

温度 /℃

0

10

20

30

O 2

1.492

49.3

38.4

31.4

26.7

O 3

2.143

641

520

368

233

空气

1.2928

28.8

23.6

18.7

16.1

    将臭氧通入蒸馏水中,可以测出不同温度、不同压力下臭氧在水中的溶解度。图 2-2 是在压力为 1atm 时,纯臭氧在水中的溶解度和温度的关系曲线。从图2-2 知,当温度为 0℃ 时,纯臭氧在水中的溶解度可达 2.858×10 -2 mol/L(1372mg/L).

    臭氧和其他气体一样,在水中的溶解度符合亨利定律,即在一定温度下,任何气体溶解于已知液体中的质量,将与该气体作用在液体上的分压成正比,而亨利常数的大小只是温度的函数,与浓度无关。

          C=K H P                          (1-1)

式中 C -臭氧在水中的溶解度, mg/L ;

P -臭氧化空气中臭氧的分压, kPa ;

K H -亨利常数, mg/ ( L·kPa )。

从式( 1-1 )知,由于实际生产中采用的多是臭氧化空气,其臭氧的分压很小,故臭氧的溶解度远远小于表 1-3 中的数据。例如,用空气为原料的臭氧发生器生产的臭氧化空气,臭氧只占 0.6 %~ 1.2 %(体积)。根据气态方程及道尔顿分压定律知,臭氧的分压也只有臭氧化空气压力的 0.6 %~ 1.2 %。因此,当水温为 25℃ 时,将这种臭氧化空气加入水中,臭氧的溶解度只有( 0.625 ~ 1.458 ) ×10 -4 mol/L(3 ~ 7mg/L) 。

表 1-4 低浓度臭氧在水中的溶解度 /(mg/L)

气体质量百分比含量 /%

温度 /℃

0

5

10

15

20

25

30

1

8.31

7.39

6.5

5.6

4.29

3.53

2.7

1.5

12.47

11.09

9.75

8.4

6.43

5.09

4.04

2

16.64

17.79

13

11.19

8.57

7.05

5.39

3

24.92

22.18

19.5

16.79

12.86

10.58

8.09

    在一般水处理中,臭氧浓度较低,所以在水中的溶解度并不大。在较低浓度下,臭氧在水中的溶解度基本满足亨利定律。低浓度臭氧在水中的溶解度见表 1-4 。

二、臭氧的化学性质

1. 臭氧的化学性质极不稳定,在空气和水中都会慢慢分解成氧气,其反应式为:

   2O3 →3O2 + 285kJ ( 1-2 )

    由于分解时放出大量热量,故当其含量在 25 %以上时,很容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过 10 %,在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程中,还没有一例氧爆炸的事例。

    含量为 1 %以下的臭氧,在常温常压的空气中分解半衰期为 16h 左右。随着温度的升高,分解速度加快,温度超过 100℃ 时,分解非常剧烈,达到 270℃ 高温时,可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快的多。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为 6.25×10 -5   mol/L(3mg/l) 时,其半衰期为 5 ~ 30min ,但在纯水中分解速度较慢,如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min ( 20℃ ),然而在二次蒸馏水中,经过 85min 后臭氧分解只有 10 %,若水温接近 0℃ 时,臭氧会变得更加稳定。

    臭氧在水中的分解速度随水温和 PH 值的提高而加快,图 2-3 为 PH=7 时,水温和分解速度的关系,图 2-4 为 20℃ , PH 和分解速度的关系。

    为提高臭氧利用率,水处理过程中要求臭氧分解得慢一些,而为了减轻臭氧对环境的污染,则要求处理后尾气中的臭氧分解快一些。

2. 臭氧的氧化能力

    臭氧得氧化能力极强,其氧化还原电位仅次于 F 2 ,在其应用中主要用这一特性。从表 1-5 中看出。

从表 1-5 可知,臭氧的标准电极电位除比氟低之外,比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高。说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时,臭氧反应后的生成物是氧气,所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。

表 1-5 氧化还原电位比较

名称

分子式

标准电极电位 /mv

名称

分子式

标准电极电位 /mv

F2

2.87

二氧化氯

ClO 2

1.50

臭氧

O3

2.07

Cl 2

1.36

过氧化氢

H2O2

1.78

O 2

1.23

高锰酸钾

MnO4 -

1.67

 

 

 

 

3. 臭氧的氧化反应

a 、与无机物的氧化反应

⑴ 臭氧与亚铁的反应

⑵ 臭氧与 Mn2+ 的反应

 

⑶ 臭氧与硫化物的反应

 

⑷ 臭氧与硫氰化物的反应

   

⑸ 臭氧与氰化物的反应

  

总反应为:

  

⑹ 臭氧与氯的反应

  

b 、臭氧与有机物的反应

    臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂,下面仅以大家公认的几种反应式列出以供参考。

⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应 臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应,反应历程描述如下:

式中 G 代表 OH 、 OCH3 、 OCCH3 等基。反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。

⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应 臭氧和芳香族化合物的反应较慢,在系列苯<萘<菲<嵌二萘<蒽中,其反应速度常数逐渐增大。其

⑶ 对核蛋白(氨基酸)系的反应

 

⑷ 对有机氨的氧化

  

臭氧在下列混合物的氧化顺序为

链烯烃>胺>酚>多环芳香烃>醇>醛>链烷烃

c 、臭氧的毒性和腐蚀性

     臭氧属于有害气体,浓度为 6.25×10 -6 mol/L(0.3mg/m3 ) 时,对眼、鼻、喉有刺激的感觉;浓度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ~ 30mg/m3 ) 时,出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为 3.125×10 -4 ~ 1.25×10 -3  mol/L(15 ~ 60mg/m 3 )  时 , 则对人体有危害。其毒性还和接触时间有关,例如长期接触 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引起永久性心脏障碍,但接触 20ppm 以下的臭氧不超过 2h ,对人体无永久性危害。因此,臭氧浓度的允许值定为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很浓,浓度为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 时,人们就感觉到,因此,世界上使用臭氧已有一百多年的历史,至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。

    臭氧具有很强的氧化性,除了金和铂外,臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化,但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点,生产上常使用含 25 % Cr 的铬铁合金(不锈钢)来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。

    臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用,即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等,在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中,不能用普通橡胶作密封材料,必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。

 
     
  返  回  
     

Copyright © 2008 Guangzhou SAN SHENG Environmental Protection Technology Co., Ltd. San Sheng All Rights Reserved. 
电话:020-87247261/87248737  传真:020-87247557  联系人:王先生  地址:广州市 白云区 龙归 龙河西路34-1号A栋
      粤ICP备08014940号

版权所有:广州三晟环保科技有限公司