| 地球大氣中的臭氧層具有保護人類之皮膚免於過度受紫外線照射傷害的功能,
但是臭氧 (O³, Ozone) 並非完全無害,
在日常生活的空氣對流層裡,
濃度過高的臭氧卻是一項嚴重的污染物質.
臭氧之來源主要是由廢氣中的氮氧化物(NOx)及揮發性有機化合物(VOC)經過複雜的光化學反應而產生.
本文簡介臭氧的形成與應用, 臭氧濃度的量測及處理方法,
盼望能提供讀者對於臭氧的認識有些許幫助. 1.
臭氧的特性
臭氧是一種有刺激性臭味的淡藍色氣體,
沸點為 -112ºC,
具有強氧化且易還原成無害氧氣的
特性,
因此被廣泛應用於日常生活中的殺菌,
消毒及空氣清淨.
臭氧對溫度非常敏感, 常溫下濃度 1%
的臭氧在空氣中的半衰期約為16小時,
然而在 +270ºC 的溫度之下,
臭氧便立即分解成為氧氣.
2. 臭氧的形成機構與分佈情況
據研究顯示,
在地球表面上空 15~45公里平流層中的臭氧量約佔大氣中總臭氧量的
85%. 平流層中臭氧的產生主要是高空中氧分子吸收波長較短的太陽輻射分解成兩個氧原子,
氧原子再與另一個氧分子結合成為三個氧原子的臭氧.
臭氧有吸收紫外線的功能, 由於大量使用氟氯碳化物 (Freon)
已讓臭氧層產生破洞, 間接也造成了更多的皮膚病變患者.
在對流層中臭氧的產生方式主要為廢氣中的氮氧化物與揮發性有機化合物經過複雜的光化學反應而產生的.
除此之外, 類似閃電的自然界放電作用也會產生臭氧.
臭氧是目前造成空氣品質不良的主要氣體之一,
佔台灣空氣污染物污染程度的第二位,
僅次於粒狀污染物.
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至於以人工產生臭氧的方式有化學法,
電解法, 紫外線照射法,
高壓放電法等. 目前最普遍商用化的臭氧產生機(Ozone Generator)
是利用高壓放電法的原理 (如右圖所示).
圖中進料空氣中的 O²
由左方進入高壓電場區, 經放電作用將
O² 鍵斷裂成兩個
O, O
再與週圍的 O² 結合成為
O³. 影響臭氧產生率的因素非多,
諸如溫度, 濕度,
放電強度,
介電材料,
平板與電極之幾何形狀,
放電間隙, 進料氣體中之氧濃度,
以及進料速度...等. |
3. 臭氧對於人類健康的影響
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高空臭氧層雖然能保護人類免於紫外線的傷害,
但是地面的臭氧濃度如果過高, 則有害人體健康,
對於其他動植物亦有不良影響. 臭氧濃度對於人體之影響如右表所示:
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| 臭氧濃度
/ ppm |
空氣污染指標
(psi) |
對人體健康之影響 |
| 0.06 |
50 |
無影響 |
| 0.12 |
100 |
普通 |
| 0.3 |
250 |
刺激眼睛,
對人體不良 |
| 0.5 |
400 |
減低肺功能,
對人體極不良 |
| 1.0 |
> 500 |
咳嗽,
疲勞, 呼吸阻力增加,
對人體有害
|
| 10.0 |
> 500 |
肺水腫,
急性細支氣管炎,
脈搏微弱,
對人體極有害
|
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4. 臭氧之應用
| 應 用 範 圍 |
功 能 及 用 途 |
備 註 |
| 空氣處理 |
醫院消毒,
家庭空氣清淨,
工業廢氣處理,
塑膠回收,
皮革及紡織工業, 家畜繁殖場,
化學製藥工業 |
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| 淨水處理 |
飲用水水質處理,
游泳池水質處理,
超純水處理,
冷卻水處理, 製程用水處理, |
|
| 廢水處理 |
廢水污染物氧化,
分解, 淨化,
脫色, 除味除臭,
殺菌殺藻類殺病毒, 降低
BOD/COD, 消除表面活性劑泡沫 |
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| 食物處理 |
魚粉飼料業除臭,
蔬果保鮮,
清除果菜中殘餘農藥,
消除肉類中的菌類 |
使用濃度 3~5 ppm |
| 工業製程應用 |
人造纖維製造,
農藥與殺蟲劑,
紙漿裂解,
紙張及塑膠表面處理, 製造樂器之木材處理,
半導體工業TEOS系統與濕式清洗,
橡膠工業之臭氧耐候試驗, 醫學科技工業. |
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5. 臭氧濃度之量測方法
| 在人類生活周遭的大氣中,
臭氧的濃度約在 0.02 ~ 0.04ppm,
而在臭氧產生機, 陰離子機或影印機附近的臭氧濃度都會比較高.
一般量測臭氧濃度的方法包括空氣中臭氧量及水中臭氧量其測定方式不外乎濕式碘滴定法
(Iodine titration), 紫外線吸收法 (UV-absorption)與感測器法
(Ozone sensors).
採用濕式碘滴定法量測臭氧濃度其操作步驟比較繁雜準確度較難控制,
目視比色測定器因為價格低廉攜帶方便故頗受一般消費者接受.
紫外線吸收計測法具有精準方便的優點,
因此可用來建立臭氧之原級標準或傳遞標準,
因此比較適合於從事實驗研究者使用.
利用電化學或固態式厚膜感應器由於體積輕巧使用方便,
故大部份被應用於攜帶型臭氧測試或設置型臭氧警報控制系統. |
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- NDUV Ozone Measurement
- Measuring range up to 300g O³/m³
- Fast & high accurate measurements
- Advanced microprocessor technology
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- Ozone Sensor Measurement
- No crosswise sensitivity of NO², NO & N2O5.
- Automatic zero point adjustment
- Temperature compensation
- Measuring range 0.01 to 1.00 ppm
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臭氧之應用與濃度量測技術及方法