实验七臭氧、紫外光化学氧化实验
一、实验目的
（1） 通过实验了解臭氧紫外杀菌的原理及处理方法。
（2） 掌握实验操作的方法。
二、实验原理
1 臭氧灭菌机理
臭氧是氧的同素异性体，常温下是一种不稳定的淡紫色气体，有刺激腥味，微量时具有一种“清新”气味。臭氧具有极强的氧化能力，在水中的氧化还原电位 2.07V ，仅次于氟电位 2.87V ，居第二位，它的氧化能力高于氯（ 1.36V ）、二氧化氯（ 1.5V ）。正因为臭氧具有强烈的氧化性，所以它对细菌、霉菌、病毒具有强烈的杀灭性，这种作用通常是物理、化学、生物学方面的综合效果。
其机理可以是以下几个方面：
⑴臭氧很容易同细菌的细胞壁中的脂蛋白或细胞膜中的磷脂质、蛋白质发生化学反应，从而使细菌的细胞壁和细胞受到破坏（即所谓的溶菌作用），细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使其失去活性。
⑵臭氧破坏或分解细胞壁，迅速扩散进入细胞里，氧化了细胞内酶或 RNA、DNA，从而致死菌原体。在高压强电场作用下，气体在电介质表面产生脉冲电晕放电，产生高浓度等离子体，电子和离子被强大电场力作用加速与气体分子碰撞，在10S内使氧分子分解成单原子氧，在数10S内原子氧和分子氧结合成臭氧：
O2 +e →2O+2O2 → 2O
3臭氧在水中是不稳定的，时刻发生还原反应，产生十分活泼的、具有强烈氧化作用的单元子氧（ O），在产生瞬时，对水中细菌、微生物有机物质进行分解作用。
O3 → O2+ (O)； (O)+H2O → 2HO
臭氧在水中的“半衰期”为20min（pH7.6时41min，p H10.4时为0.5min）。人们把含有臭氧的水叫做臭氧水。臭氧水对各种致病微生物均有极强的灭菌作用，臭氧在水中不稳定，发生强烈氧化还原反应，产生极活泼、具有强烈的氧化作用的单元子氧（O）、羟基（OH）。羟基氧化还原电位为2.8V，相当于氟的氧化能力。
2 臭氧杀菌的影响因素
臭氧杀菌的效果主要受其浓度、微生物种类、作用时间、温度、PH值、水的理化性质、杂质等因素影响。
⑴臭氧对各种微生物杀灭效果不同。实验表明，臭氧对人和动物的致病菌和病毒如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、乙肝病毒、沙门式菌等具有很强的杀灭性，即使对化学消毒剂有着较强耐受力的霉菌也有较强的杀灭性；
⑵温度、湿度也影响其杀菌灭毒效果。通常，温度低、湿度大杀菌效果好。实验证明：当环境相对湿度小于45％，臭氧对空气中的悬浮物几乎没有杀灭性，在同样温度下，相对湿度超过60％时，杀灭效果逐渐增强，在相对湿度为90％时，达到最佳灭菌效果；
⑶臭氧的浓度也影响其灭菌能力，浓度在0.2mg/L以下，几乎没有杀灭作用。
3紫外线杀菌原理
波长为240nm—280nm的UVC紫外线具有很强的杀菌效能。紫外线杀菌的原理是通过紫外线对细胞、病毒等微生物的照射，以破坏其生命中枢DNA（去氧核糖核酸）的结构，使构成该微生物的蛋白质无法形成，致使其立即死亡或丧失繁殖能力。一般紫外线在1—2秒钟内就可达到理想的灭菌效果。
本实验采用了臭氧、紫外线分别及联合消毒的方法来氧化去除水中的有机物。分别向废水中通入臭氧及紫外线，然后每隔一定时间取水样测定色度、浓度及COD，从而确定最佳反应时间；向废水中通入臭氧、紫外，使二者联合进行消毒，确定最佳反应时间，并与分别的独立消毒反应进行比较。
三、实验设备及仪器
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
（6）
臭氧、紫外线光化学反应装置； 比色管（50ml）及架； 分光光度计； 烧杯； 移液管； 温度计；
四、实验用试剂
（1）亚甲基兰标准液及使用液。
（2）实验废水：印染废水
五、实验操作步骤
1、配制废水
启动电磁阀，向原水箱注水，同时打开搅拌器。向里面加入一定量的废水。
2、向反应器注水
打开阀门V
1、V5，启动水泵1，带反应柱内充满水后（不要充到活性炭中！！！）关闭阀门V
1、V5，停止水泵1。
3、进行反应
（1） 打开V2，启动水泵2，启动紫外线灯，使水在反应柱内不断循环，每隔一段时间（
1、
3、
5、
7、
9、11min）从取样口取样，测定水中亚甲基兰含量。
（2）打开V2，启动水泵2，并打开氧气阀门，使氧气出气压力
1、
3、
5、
7、
9、11min）从取样口取样，测定水中亚甲基兰含量。
（3）打开V2，启动水泵2，并打开氧气阀门，使氧气出气压力
1、
3、
5、
7、
9、11min）从取样口取样，测定水中亚甲基兰含量。
4、排污、清洗
实验结束，先停止所有水泵，再关闭所有阀门，同时关闭臭氧机。打开V
1、V5，启动水泵1，待水箱及反应柱都充满水后，关闭阀门V
1、V5，停止水泵1，打开阀门V
3、V4，使水箱及反应柱的废水排出。
六、实验数据及结果整理
通过数据（列表）分析比较，选择出你认为适合的方法。
七、思考题
如何通过实验确定最佳反应时间及最佳臭氧反应浓度？请设计出实验方案。
