广州世洋仪器有限公司
2012/10/19 16:12:02臭氧的称谓同它的*气味zui早记载于荷马(Homer) 的长诗 " 伊里亚德和奥德赛 ” (Iliad and Odyssey) 里,他注意了伴随雷电产生的这种气味,并把他的印象写了进去。因此在圣经第12 章奥德赛第 417 节里,有丘比特(Jupiter) 用雷电击船,船内 “ *充满了硫黄臭味 ” 。
1785 年德国物理学家冯 · 马鲁姆(Van Marum) 用他的大功率电机进行试验时发现,当空气流过一串电火花时,就产生一种特殊的气味。克鲁伊克仙(Cruikshank)1801 年观察到水电解过程中在阳极产生同样气味的气体。
1840 年荷兰的科学家舒贝因( Schonbein) 向慕尼黑*提交的一份备忘录中宣告了臭氧的发现,他在电解和火花放电试验过程中曾闻到一种*的气味,他还指出,在闪电过后亦可闻到同样的气味。舒贝因断定这是一种新物质产生的气味,他把它命名为 “Ozone”(臭氧),取自希腊字“Ozein”一词,意为“ 难闻 ” 。
1845 年,德 · 拉 · 里韦(De La Rive) 和马里亚斯(Marignac) 通过用纯氧电火花作用获得了臭氧。1848 年亨特(Hunt) 根据当时所了解的臭氧的性质得出他的判断,预言臭氧为三个原子氧。
1860 年安德鲁(Andrew) 和泰特(Tait) 发现氧气在转化为臭氧的过程中体积减少。然而当臭氧转化为氧气时恢复到原有的体积,同时还发现少量的汞或金属银具有分解臭氧的能力。
1866 年索雷特(Soret) 利用通过电解得到臭氧和氧的混合气体进行试验,断定臭氧的密度是氧的1.5 倍。为验证此结论,索雷特测定了臭氧向空气中扩散的速率,并将其与同一方法测定得的二氧化碳扩散速率相比。估算出臭氧与二氧化碳的密度比,发现它存在着与CO2: O3=44:48 *一致的关系。
1857 年,冯 · 西门斯(Von Siemens) 研制出了臭氧发生管,臭氧技术有了很大进步。这种类型的臭氧发生器,成为当时大量应用的放电臭氧发生器的原型。西门斯*台臭氧发生器基本上是由两根玻璃管构成的,外管外壁和内管内壁均用锡箔覆盖,空气原料气流从环状空间通过。内管内壁和外管外壁的金属表面联结到电感线圈或电机接线柱上。用这种装置,干燥氧气的 3 %~ 8 %可能转化为臭氧。布罗迪(Brodie) 和伯塞乐(Bertholet) 采用此种设备的改型,他们都用电解液取代金属电极给臭氧发生过程起到一定的冷却作用。
1868 年霍尔曼( Hollman )研究了臭氧的热化学特性。把不同的气体( H2 和 C2H2 )在纯氧气体中燃烧时所释放出的热,与同一气体在臭氧气体中燃烧时所产生的热量相比较,发现有臭氧存在时释放的热量总要大一些。由于知道 O3 /O2 混合气体浓度(1 %~ 2 %质量)以及臭氧存在时放出的热量,就能计算出每克臭氧变成氧气所放出的热量。
他求出分解臭氧产生 17.064kcal/mol(1kcal=4.18kJ,下同)。这大约是目前采用值的一半。此后 1876 年伯塞乐测定得出值为29.6kcal/mol 。1908 年杨(Jahn )求出的值为 34.0kcal/mol 。由于臭氧是一种吸热化合物,使人们试图用热工艺来设计臭氧发生器,但这一设想由于臭氧在高温下快速分解而告失败。
气态臭氧的自然分解在室温下需要数小时,然而当臭氧溶于水时将以较快速度分解,分解时间一般以分钟计。在水中臭氧的稳定性受水质的影响很大。蒸馏水中臭氧的半衰期大约为 25min ,但在二次蒸馏水中,即使在 20℃ 下,经过 80min 也只有10 %的臭氧分解,若在水温接近 0℃ 臭氧变得很稳定。
由于臭氧在水溶液中分解率的差异,有关臭氧在水中溶解度值亦逐步确定。 1873 年舍内( Schone) 得出溶解度值为 0.366L/L (18℃)。 1874 年卡里乌斯(Carius) 得出值是 0.834 (1℃), 1894 年梅尔弗特(Mailfert )求出以下值:
温度 /℃ 0 11.8 15 19 27 40 50 60
溶解度 /(L/L) 0.64 0.50 0.456 0.381 0.27 0.112 0.031 0.00
以上溶解度值大约为氧气的 10 ~ 15 倍。
因低温对臭氧稳定性的影响很大,所以在低温条件下产生臭氧的工艺研究引起人们的重视。豪特福伊勒(Hautefeuille) 和夏皮斯(Chappuis) 在极低温度下通过氧气放电得到高浓度臭氧,在 0℃ 下得到含量为 14.9 %(质量)的臭氧,在 -23℃ 下臭氧浓度为 21.4 %。
后来通过-100℃ 下对富臭氧氧气气体施加 12tm (1atm=0.1MPa) 压力,成功地生产出液态臭氧,为深靛蓝色液体。气态臭氧必须在持续冷却地条件下慢慢加压,否则会发生爆炸。
1887 年奥尔左斯基(Olszeuski) 测定了臭氧的沸点,在 -106 ~ -109℃ 范围内, 1898 年鲁斯特(Troost) 测定为 -111.9℃ 。现在臭氧沸点值采用的是 -111.9℃ 。