參考文獻(xiàn)（1）臭氧消毒研究進(jìn)展 王芳 

（軍事科學(xué)院微生物流行病研究所 北京 100071） 

一、引言 

臭氧已在飲用水、礦泉水和純凈水行業(yè)被廣泛應(yīng)用。 在水行業(yè)，由于有比較完善的國家標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范指導(dǎo)，加之人們已經(jīng)積累相當(dāng)多的臭氧應(yīng)用和設(shè)備選型經(jīng)驗(yàn)，該領(lǐng)域需求和供應(yīng)市場(chǎng)也趨于規(guī)范。而近年來，臭氧在藥廠制劑GMP車間空氣凈化殺菌中的應(yīng)用，由于剛剛起步，至今沒有一個(gè)GMP用臭氧發(fā)生器的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，（部頒標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），用戶在選用和使用臭氧發(fā)生器時(shí)，無法判斷所購設(shè)備品質(zhì)，因此產(chǎn)生由于選型不當(dāng)致使個(gè)別應(yīng)用廠家殺菌效果不好，因此敗壞了臭氧的名聲。為此，本文意在希望為消費(fèi)者提供最基本的臭氧設(shè)備選擇知識(shí)以增強(qiáng)自己的鑒別能力，并呼吁政府盡快制訂GMP用臭氧發(fā)生器標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范市場(chǎng)， 以使其健康地發(fā)展。 

二、如何選用臭氧發(fā)生器 

談到如何選用臭氧發(fā)生器，就必須知道臭氧發(fā)生器的評(píng)價(jià)指標(biāo)。一般評(píng)價(jià)一個(gè)臭氧發(fā)生器最基本的指標(biāo)是：臭氧產(chǎn)量，臭氧濃度，可靠性、使用壽命，工作方便和美觀、電耗等。用于藥廠的臭氧發(fā)生器功率比較小，電耗是一個(gè)次要條件。

（一）、基礎(chǔ)知識(shí) 

為了能更好的選擇臭氧發(fā)生器，首先介紹一點(diǎn)關(guān)于臭氧和臭氧發(fā)生器的基本知識(shí)。 

臭氧濃度單位： 

國際通行用體積百分比濃度標(biāo)稱臭氧濃度。1%空氣源臭氧濃度為12.9mg/L。1%氧氣緣臭氧濃度為14.3mg/L。 

衛(wèi)生消毒界習(xí)慣用ppm做單位。即體積百萬分之一。對(duì)于空氣中的臭氧，1ppm=2.14mg/M3。 

1、臭氧濃度： 

臭氧發(fā)生器出口的臭氧濃度。一般以ppm或mg/L做單位。1ppm=0.00214mg/L。 

沿面放電式電極：臭氧發(fā)生器的出口濃度較低，一般在60-80ppm（空氣源時(shí)一般小于20PPM）。 

間隙放電式電極：臭氧發(fā)生器的出口濃度較高，一般在25000-40000ppm。 

2、電極放電形式： 

沿面放電式電極（即一般用玻璃管做介電材料，分管內(nèi)通氣和管外通氣）： 

一種是內(nèi)電極貼在玻璃管內(nèi)壁上的鋁網(wǎng)，外電極是石墨等導(dǎo)電涂層。管內(nèi)通氣體。另一種是玻璃管內(nèi)充氮?dú)夂蜕倭康臍鍤饣蛘唠礆?，充氣壓力為?shù)千pa，內(nèi)電極是一根鎳絲，外電極是套在玻璃管外壁上的鋁網(wǎng)。管外通過氣體。 

此兩種電極，只有沿管壁流過的少量氣體參與放電，產(chǎn)量低，臭氧產(chǎn)量隨使用時(shí)間的積累會(huì)逐漸減低。同時(shí)，可靠性差，壽命短。（3000-6000小時(shí)）但成本低，生產(chǎn)簡(jiǎn)單，有幾個(gè)人就可以組裝生產(chǎn)。一般沒有完善的檢驗(yàn)設(shè)備。 

間隙放電式電極： 

一種是用陶瓷管做介電材料，外壁鍍金屬鍍層為外電極，金屬管為內(nèi)電極，管內(nèi)通水冷卻。氧氣從內(nèi)外電極間的縫隙中通過。另一種是板式陶瓷介質(zhì)間隙放電電極。風(fēng)冷或者水冷，氧氣從兩電極間的縫隙中通過。 

此兩種電極，氣體全部從電極間隙中通過參與放電，產(chǎn)量高，可靠性高，壽命長(zhǎng)（超 過30000小時(shí)）。臭氧產(chǎn)量與設(shè)備使用時(shí)間無關(guān)，但成本高，需要精加工，組裝調(diào)試復(fù)雜，需要工廠化生產(chǎn)。有完善的檢測(cè)設(shè)備。 

3、氣源 

沿面放電式臭氧發(fā)生器多數(shù)是使用環(huán)境空氣做氣源，產(chǎn)生的氮氧化物較多，氮氧化物與風(fēng)道里的加濕空氣接觸后，極易產(chǎn)生酸氣（硝酸類）。降低電極壽命，對(duì)環(huán)境也有不良影響。 

間隙放電式臭氧發(fā)生器多數(shù)使用氧氣源，也可以使用干燥的空氣源，產(chǎn)生的氮氧化物較少，電極壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境無不良影響。氧氣來源可以使用瓶裝氧氣，也可以使用制氧機(jī)或干燥器。 

4、電源 

電源分為工頻、中頻、和高頻。電源頻率高放電次數(shù)多，效率高用電省，電極體積較少。 

5、品質(zhì)分類 

低檔產(chǎn)品-內(nèi)置式空氣源產(chǎn)品-沿面放電式-工頻電源-保護(hù)功能差-安裝需空調(diào)配合。 

中檔產(chǎn)品-外置式空氣源產(chǎn)品-間隙放電-帶空氣干燥機(jī)-空壓機(jī)-保護(hù)能力中-安裝與空調(diào)無關(guān)。 

高檔產(chǎn)品-外置式氧氣源產(chǎn)品-間隙放電-瓶裝氧氣或制氧機(jī)-保護(hù)能力強(qiáng)-安裝與空調(diào)無關(guān)。 

（二）、對(duì)不同電極的測(cè)試結(jié)果 

為了驗(yàn)證氣源的性質(zhì)（氧氣源、空氣源）與產(chǎn)量的關(guān)系，不同的放電形式（沿面放電\間隙放電）與產(chǎn)量的關(guān)系，筆者在某研究院的幫助下，充氣沿面放電的管式臭氧電極、不充氣沿面放電的管式臭氧電極、間隙放電的管式臭氧電極、間隙放電的板式臭氧電極，四種電極進(jìn)行了測(cè)試。結(jié)果如下： 

為了統(tǒng)一測(cè)試條件，筆者使用氧氣源對(duì)以下四種電極進(jìn)行了測(cè)試，得出的產(chǎn)量是這四種電極的最高產(chǎn)量。 

A. ф29×265mm 不充氣玻璃沿面放電管臭氧電極。（最古老的電極形式） 

電極結(jié)構(gòu)：玻璃管電極，內(nèi)電極是貼在玻璃管內(nèi)壁上的鋁網(wǎng)。外電極是石墨涂層。管內(nèi)通氣體。 

工作原理：由變壓器將市電升壓為高壓電，給電極供電，在內(nèi)電極和玻璃管內(nèi)壁間產(chǎn)生臭氧。將此放電管內(nèi)通入氧氣，通電后測(cè)出氣量和臭氧濃度。 

測(cè)試結(jié)果： 

通入氧氣2M3-4M3/h，最高臭氧濃度50-70ppm；計(jì)算結(jié)果單管產(chǎn)量為 

3M3/h×.60ppm×.2.14mg/m3=385mg=0.39g/h ( 空氣中臭氧濃度為1ppm=2.14mg/m3) 

此管表面積為：0.029M×3.14×.265M=0.024M2 每平方米放電面積需用根放電管 

為：1M2÷0.024m2=41根。 

l 因此得出41根此種電極，使用氧氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生15.99克 臭氧。如果使用經(jīng)干燥處理的空氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生5.33克的臭氧。此種放電管也不符合CJ/T3028.1-94第5.3.2每平方米放電面積臭氧產(chǎn)量應(yīng)大于30克的規(guī)定。 

B. ф29×265 mm 充氣玻璃管沿面放電臭氧電極。（改進(jìn)型電極、放電時(shí)很好看、又名放電燈、產(chǎn)量提高有限） 

電極結(jié)構(gòu)：玻璃管電極，充氮?dú)夂蜕倭康臍鍤饣蛘唠礆?，充氣壓力為?shù)千pa，內(nèi)電極是一根鎳絲，外電極是套在玻璃管外壁上的鋁網(wǎng)。 

工作原理：由變壓器將市電升壓為高壓電，給電極供電，在外電極和玻璃管間產(chǎn)生臭氧。將此放電管裝入一支密閉的UPVC管內(nèi)，通入氧氣，通電后測(cè)出氣量和臭氧濃度。 

測(cè)試結(jié)果： 

通入氧氣2M3-4M3/h，最高臭氧濃度60-80ppm；計(jì)算結(jié)果單管產(chǎn)量為3M3/h×70ppm×2.14mg/m3=449mg=0.45g/h ( 空氣中臭氧濃度為1ppm=2.14mg/m3) 

此管表面積為：0.029M×3.14×.265M=0.024M2 每平方米放電面積需用的放電管數(shù)量為：1M2÷0.024m2=41根。 

 l 因此得出41根此種電極，使用氧氣源，每小時(shí)可以產(chǎn)生18.45克 臭氧。如果使用經(jīng)干燥處理的空氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生6.15克左右臭氧。此種放電管不符合CJ/T3028.1-94第5.3.2每平方米放電面積臭氧產(chǎn)量應(yīng)大于30克的規(guī)定。 

CJ/T3028.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣源的露點(diǎn)要求如下： 

5.3.1 臭氧發(fā)生器產(chǎn)品(包括臭氧發(fā)生電源)的性能試驗(yàn),應(yīng)在下述條件下進(jìn)行： 

a. 以空氣為氣源，露點(diǎn)不能高于零下450C。 

在GMP空氣殺菌的應(yīng)用過程中，空調(diào)的加濕系統(tǒng)系統(tǒng)對(duì)進(jìn)風(fēng)加濕，加濕后的空氣露點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于零下450C，一般只比室溫略低。 

因此，以空調(diào)機(jī)組的循環(huán)風(fēng)為氣源，不符合CJ/T3028.1標(biāo)準(zhǔn)對(duì)氣源的露點(diǎn)要求。 

★ 上述兩種放電管電極，即使在用氧氣源的情況下，尚無法達(dá)到額定產(chǎn)量，如果用空氣源就更少得可憐了。 

★ 電極是在高壓放電狀態(tài)下工作的，不宜在潮濕的環(huán)境下工作。 否則，產(chǎn)量會(huì)大幅度的下降。 

★ 通過以上的測(cè)試不難看出: 以氧氣源標(biāo)定臭氧產(chǎn)量的設(shè)備，如果以空氣做氣源使用的話。其實(shí)際臭氧產(chǎn)量只有名牌標(biāo)定產(chǎn)量的1/3。即原設(shè)計(jì)為10ppm投加量，而實(shí)際僅僅投加了3.3ppm。 

★ 遺憾的是，說臭氧殺菌不如甲醛的人，用的就是這種機(jī)器。 

 C. ф41×300 mm管式陶瓷介質(zhì)間隙放電電極。 

用陶瓷管做介電材料，外壁鍍金屬鍍層為外電極，金屬管為內(nèi)電極，管內(nèi)通水冷卻。 

氧氣從內(nèi)外電極間的縫隙中通過。 

通入氧氣0.8M3/h，平均臭氧濃度50g/M3。 

計(jì)算結(jié)果單管產(chǎn)量為 0.8M3/h×50g/ M3=40g/h 此管表面積為： 

0.041M×3.14×0.260M=0.033M2 每平方米放電面積需用的放電管為：1M2÷0.033m2=30根。 

 l 因此得出30根此種電極，使用氧氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生1200克 臭氧。如果使用空氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生400克左右臭氧。 

此種放電管遠(yuǎn)高于CJ/T3028.1-94第5.3.2的規(guī)定。 

D. 212CM2 板式陶瓷介質(zhì)間隙放電電極。 

電極風(fēng)冷。通入氧氣0.5M3/h，平均臭氧濃度50mg/L。 

計(jì)算結(jié)果單組產(chǎn)量為 0.5M3/h×50mg/L×1000=25000mg=25g/h 此板表面積為：0.021M2，每平方米放電面積需用的放電板為：1M2÷0.021m2=47.6套。 

 l 因此得出47.6套此種電極，使用氧氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生1190克 臭氧。如果使用空氣源每小時(shí)可以產(chǎn)生397克左右臭氧。 

此種放電管符合CJ/T3028.1-94第5.3.2的規(guī)定。 

有了以上的測(cè)試數(shù)據(jù)，你就只須通過了解氣源的種類、放電電極形式、電源頻率就可以對(duì)臭氧發(fā)生器的品質(zhì)有了一個(gè)大致的了解。甚至數(shù)一數(shù)有幾根電極就可以大致估算出有多少臭氧產(chǎn)量。 

然后再根據(jù)你的需求去選擇低檔、中檔、或是高檔的臭氧發(fā)生器。 

★綜上所述，目前還沒有一個(gè)關(guān)于GMP改造用臭氧發(fā)生器的標(biāo)準(zhǔn)。為了規(guī)范臭氧在GMP空氣凈化中的應(yīng)用，急需建立GMP用臭氧設(shè)備的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，（部頒標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） 

三、 如何評(píng)價(jià)臭氧的殺菌效果 

甲醛對(duì)人體有害，通過報(bào)紙、電視臺(tái)針對(duì)建筑裝修行業(yè)已經(jīng)炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。臭氧取代甲醛在GMP改造空氣殺菌中的應(yīng)用，由于避免了甲醛的毒害，已經(jīng)得到了廣大藥廠工程技術(shù)人員和工人的認(rèn)可。國內(nèi)臭氧界的一些主要廠商，在一些著名企業(yè)的GMP改造中做出了很多成功的案例。例如：哈爾濱一洲藥業(yè)集團(tuán)、大連珍奧藥業(yè)集團(tuán)、遼寧生物技術(shù)有限公司 。。。 

最近在和一些藥廠負(fù)責(zé)GMP改造的人員接觸的過程中聽到了一種說法"挑戰(zhàn)性實(shí)驗(yàn)臭氧的殺菌能力不如甲醛"。帶著這個(gè)問題筆者拜訪了一些從事GMP改造工作的專家，訪問了一些已經(jīng)完成了GMP改造的典型企業(yè)，查閱了有關(guān)的一些標(biāo)準(zhǔn)。 

挑戰(zhàn)性實(shí)驗(yàn)是空氣潔凈處理過程中檢驗(yàn)殺菌劑殺菌能力的一種手段。筆者曾經(jīng)參加了幾個(gè)藥廠的挑戰(zhàn)性試驗(yàn)，對(duì)臭氧和甲醛的殺菌能力進(jìn)行了比較，結(jié)果如下： 

甲醛的殺菌能為1000倍；臭氧的殺菌能力為100倍。因此有人對(duì)臭氧的殺菌能力提出了懷疑，認(rèn)為臭氧的殺菌能力不如甲醛。 

其實(shí)臭氧和甲醛是性質(zhì)完全不同的兩種殺菌劑。 

臭氧滅活的機(jī)理可以認(rèn)為是一種氧化反應(yīng)。 

對(duì)細(xì)菌滅活的機(jī)理：（1） 

臭氧對(duì)細(xì)菌的滅活反應(yīng)總是進(jìn)行的很迅速。與其它殺菌劑不同的是：臭氧能與細(xì)菌細(xì)胞壁脂類雙鍵反應(yīng), 穿入菌體內(nèi)部，作用于蛋白和脂多糖，改變細(xì)胞的通透性，從而導(dǎo)致細(xì)菌死亡。臭氧還作用于細(xì)胞內(nèi)的核物質(zhì)，如核酸中的嘌呤和嘧啶破壞DNA。 

臭氧對(duì)病毒的滅活機(jī)理： 

臭氧對(duì)病毒的作用首先是病毒的衣體殼蛋白的四條多肽鏈，并使RNA受到損傷，特別是形成它的蛋白質(zhì)。噬菌體被臭氧氧化后，電鏡觀察可見其表皮被破碎成許多碎片，從中釋放出許多核糖核酸，干擾其吸附到寄存體上。 

因此，臭氧殺菌的徹底性是不容懷疑的。 

問題出在甲醛是一種長(zhǎng)效殺菌劑；而臭氧的半衰期只有16分鐘。 

由于用甲醛作挑戰(zhàn)性試驗(yàn)的菌板，在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)時(shí)，仍有持續(xù)殺菌能力。而用臭氧作挑戰(zhàn)性試驗(yàn)的菌板，在培養(yǎng)箱中培養(yǎng)時(shí)，半衰期已過，已不再有殺菌能力。因此產(chǎn)生了臭氧殺菌能力不如甲醛的錯(cuò)覺。 

在挑戰(zhàn)性試驗(yàn)中，由于接種的細(xì)菌的數(shù)量大超出了所投加的當(dāng)量的臭氧的控制能力，所以未能將細(xì)菌全部殺死。 

細(xì)菌的繁殖是按幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)的，大約每天分裂一次，假如原來有一個(gè)菌，7天之后是64個(gè)，20天之后，有524288個(gè)。正是因?yàn)槿绱耍庞杏眉兹⒕?天一次小殺菌，一月一次大殺菌的規(guī)定。太長(zhǎng)了就容易造成細(xì)菌的蔓延。 

用臭氧殺菌就不一樣了，由于可以每天殺菌一個(gè)小時(shí)，同樣，假如開始時(shí)有一個(gè)菌，由于天天殺菌一個(gè)小時(shí)，細(xì)菌總數(shù)最多不會(huì)超過2個(gè)。這就是用臭氧殺菌的長(zhǎng)處。 

甲醛對(duì)人體有害，通過報(bào)紙、電視臺(tái)、針對(duì)建筑裝修行業(yè)已經(jīng)炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)。臭氧取代甲醛在GMP改造空氣殺菌中的應(yīng)用，由于避免了甲醛的毒害，已經(jīng)得到了廣大藥廠工程技術(shù)人員和工人的認(rèn)可。國內(nèi)臭氧界的一些主要廠商，在一些著名企業(yè)的GMP改造中做出了很多成功的案例。例如：哈爾濱一洲藥業(yè)集團(tuán)、大連珍奧藥業(yè)集團(tuán)、遼寧生物技術(shù)有限公司…。 

臭氧在空氣殺菌重的應(yīng)用已經(jīng)有了一個(gè)良好的開端，藥廠將從此不再有毒氣籠罩的局面。到那時(shí)，全國成千上萬的藥廠都用上了臭氧，從此告別了甲醛的污染。同時(shí)也將為祖國的環(huán)保事業(yè)做出極大的貢獻(xiàn)。 

四、 普及臭氧知識(shí)，制定國家標(biāo)準(zhǔn) 

由于臭氧殺菌是一個(gè)新生事物，剛剛步入空氣殺菌的領(lǐng)域，臭氧設(shè)備及其應(yīng)用還沒完全被這一行業(yè)了解和認(rèn)識(shí)。所以極易造成只重產(chǎn)量、價(jià)格，不注重產(chǎn)品品質(zhì)的情況。 

在礦泉水、純凈水使用臭氧殺菌的初期，也曾有過很多類似的教訓(xùn)。設(shè)備剛到保質(zhì)期、甚至有的還沒到保質(zhì)期，就頻繁出現(xiàn)故障，影響生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量。 

很多藥廠的工程技術(shù)人員，在談起制藥設(shè)備時(shí)都如數(shù)家珍。談及臭氧設(shè)備時(shí)，卻只知道設(shè)計(jì)院提供的設(shè)計(jì)參數(shù)。缺乏有關(guān)臭氧設(shè)備方面的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)，因此，及易走進(jìn)采購誤區(qū)。 

為此筆者建議： 

l 盡快建立GMP用臭氧設(shè)備的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，（部頒標(biāo)準(zhǔn)或者行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)） 

l 在行業(yè)的專業(yè)刊物如"醫(yī)藥工程設(shè)計(jì)"上定期的刊登一些介紹臭氧應(yīng)用的文章。 

l 向中國臭氧行業(yè)協(xié)作網(wǎng)咨詢有關(guān)情況。 

l 向國內(nèi)有關(guān)專家咨詢。

l 多參加全國制藥機(jī)械展會(huì)貨比三家。 

l 向已經(jīng)完成GMP改造的同行咨詢。 

l 有了以上的經(jīng)驗(yàn)，只要你能辨別不同的放電形式，是沿面放電還是間隙放電，用空氣源還是氧氣源，臭氧的濃度多少，或者數(shù)一數(shù)有多少根管子，就能大致算出臭氧的產(chǎn)量，離成為一個(gè)專家已經(jīng)不遠(yuǎn)了。 

  l 有的藥廠通過考察自己選購或指定臭氧發(fā)生器的品牌由空調(diào)公司代購，這種方法很好。這樣，品質(zhì)、價(jià)格、和售后服務(wù)都有可靠的保證。