紫外線照射法制備臭氧的原理

我們知道，臭氧在殺菌消毒方面（臭氧消毒艙、臭氧發(fā)生器等）擁有很多優(yōu)勢，臭氧在環(huán)境試驗(yàn)（如耐臭氧老化試驗(yàn)箱）、醫(yī)療應(yīng)用方面也有很多優(yōu)勢，那么，臭氧制備是如何的呢？

通常，產(chǎn)生臭氧的方法主要有紫外照射法、電解法、放射化學(xué)法和介質(zhì)阻擋放電法。

對于我們用于環(huán)境老化試驗(yàn)、醫(yī)療應(yīng)用及殺菌消毒而言，紫外照射法，即光化學(xué)法較為常見，那么，今天就來介紹一下光化學(xué)法產(chǎn)生臭氧的原理。

光化學(xué)法-紫外線臭氧發(fā)生器制備臭氧，是利用光波中的紫外光會使氧氣分子O₂分解并聚合成臭氧O₃，大氣上空的臭氧層即是由此產(chǎn)生的。

波長λ=185nm(10-9m）的紫外光效率zui高，此時，光量子被O₂吸收率ZUI大。

其化學(xué)反應(yīng)過程為:

O₂+hr→O+O

O₂+O+M→O₃+M

hr—紫外光量子

M—存在的任何惰性物質(zhì)，如反應(yīng)器器壁、氮、二氧化碳?xì)怏w分子等

使用185nm紫外光產(chǎn)生的臭氧的光效兩位130gO₃/KW.h,是比較高的，那么，185nm波長紫外線怎么得到呢？

25℃時，低壓汞蒸氣燈（也叫臭氧燈，臭氧發(fā)生器）在汞蒸氣壓比較低時（汞蒸氣壓力為1.3～13Pa（0.01～0.1mmHg）），該燈的主射線為253.7和184.9nm。電流通過汞蒸氣時會產(chǎn)生波長為253.7nm為主、少量波長184.9nm的共振輻射，這一波長的輻射效率達(dá)60%，而可見輻射則很少，僅占輸入電能的2%左右。所以低壓汞蒸氣燈是效率很高的紫外線光源。一般紫外線燈具都是采用低壓汞蒸氣燈作光源  

但目前低壓汞紫外線燈的光-電轉(zhuǎn)換效率很低，只為0.6%~1.5%，則紫外線法產(chǎn)生的臭氧的電耗高達(dá)600Kwh/kgO₃,即1.5gO₃/Kw.h，工業(yè)應(yīng)用價值不大。

紫外線法產(chǎn)生臭氧的優(yōu)點(diǎn)是對濕度、溫度不敏感，具有很好的重復(fù)性；同時，可以通過汞燈的功率線性控制臭氧濃度、產(chǎn)量，這些特點(diǎn)對于臭氧用于人體治療及作為儀器的臭氧標(biāo)準(zhǔn)原是非常合適的，缺點(diǎn)是能耗高、產(chǎn)量低，不適合大規(guī)模使用。。

目前新冠病毒肺炎疫情期間殺菌消毒應(yīng)用化學(xué)消毒法（消毒劑）、紫外線殺菌燈和臭氧發(fā)生器殺菌消毒等方法，其中臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧廣泛應(yīng)用于空氣、物品的殺菌消毒。