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臭氧浓度的测定 |
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newmaker |
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臭氧在食品领域的应用正不断拓展，然其浓度的控制及管理却相当滞后。在供水及半导体领域，设置臭氧浓度计已成共识，对臭氧发生浓度，未反应(排出)浓度，溶存浓度，渗漏监视等进行测定与管理。臭氧的应用领域虽不同，但对以上各臭氧浓度的测定目的大致是相同的。
臭氧发生浓度的测定十分必要，因臬氧发生器之性能很大程度上受空气源的露点、冷却水温度＼放电面之老化(因溅射与硝酸的腐蚀)等影响。而未反应的臭氧说明需供给比实际所需量多的臭氧量，从而使能源浪费及材质老化，故保持适当浓度很重要。
溶存臭氧浓度的测定主要是供臭氧水的浓度管理以及通过对器具等的洗净杀菌后未反应溶存臭氧的管理，达到确保臭氧水效果之目的(污染负荷有变化时)。
渗漏监视对确保安全是最重要的，但在食品领域似乎还未受到重视，与其它氧化性化学物质相比，臭氧分解异常迅速，使用中必须进行浓度管理，HACCP实施也须保留浓度的纪录。
为此本文对使用臭氧浓度计(最普及的紫外线吸收法图1)时的注意事项及实际测定事例予以介绍。
1．臭氧浓度计的选择
1-1对象与目的
对臭氧气体而言有发生器出口浓度、未反应浓度、环境浓度＼渗漏监视。对溶存臭氧则以臭氧水生成浓度和未反应(残留)溶存浓度为测定对象。各种管理浓度有各自的目的要求，必须设定合适的浓度值。不同的测定对象，臭氧浓度计所必须具备的要求也是大相径庭。
1-2测定范围与单位
测定范围决定了臭氧浓度计的机种。必须明确欲测定的一般浓度值，最大值及最小值。
如所取的最大值，最小值拉得太开，则一台浓度计便无法覆盖。
浓度的表示单位也有几种，应预先理解单PG-620H·M(气用PL-620(溶存田) 位的含义。食品行业中经常使用的臭氧气体浓度单位为ppm和g／m30溶存浓度单位mg/L(也称ppm，但与气体浓度单位的ppm不同)。表1，已所示各单位的含义。
1-3测定精度
精度一般是指对所使用的浓度范围下要求多少的正确度及精密度，并随测定原理、方式、机种及生产厂商而异。另外也须事先了解保持其精度的必要事项及条件(滤器，校正等)。
1-4取样流量
为保证精度的最小流量和流量变动，各测定计都有规定。由于臭氧自行分解较快，如流速一慢，便会在仪器中较长滞留，从而使测定值降低(特别是1ppm以下)。
(1)NTP即标准状态(273K，101.3kPa).通常气体容积由标准状态下表所示。标准状态下的各值即表示为g/Nm3，mg／LNTP等。表2 水中的表示单位
 (2)如ppm，％其容积比，质量比可能混淆时，则可表示为volppm，wt％等。
1[g／Nm'3=467[volppm] (NTP)
1[mg/L]=1[g／m3)=2．08×10-2[mol／m3]
1[vol%]=10000[vol ppm]
1[ppb=0．001[ppm)
1(pphm)=0．01(ppm)=1．013[mpa)(NTP)
1-5样气、样水的温度
一定容积下臭氧气体的分子数随温度而变化，故需进行温度修正。水温变化不大，但在高温下分解加快，水温降低则会在仪器内凝水，故均需注意。
1-6样气、样水的压力
当臭氧气体压力与大气压不同时需进行压力补偿。如仪器无自动压力补偿机能，则在压力变化时，测定值也会变化，故要了解该仪器的使用压力范围。臭氧情况对测定值无影响，但极易发生密封损坏和接头处渗漏，故须从厂商处了解其耐压情况。
1-7尘埃及杂质之影响
从测定部要求必须去除尘埃等污物，另外也要了解其它杂质对测定值的正负影响。即使测定原理相同，不同厂商的产品其影响的水平也不一样o
14浓度计的性能及表示用语
表3为表示其性能用语之含义 表3 浓度计的性能表示用语
 1-9输出、输入信号及其种类
输入、输出信号有多种，输出信号有测定值的模拟信号(电压`电流)，数字信号(RS232C等)，浓度报警，浓度计异常等，输入则有外部控制输入等，购买时要预先明确需要的信号与种类。
1-10设置环境条件
一般分析仪其计测器的环境条件大致相同。但不同厂商的产品，其所适应的要求不同，特别半导体行业必须取得SEMIS2-0200重要规格要求。欧洲也有CE标记的规定，故一定要选用经各种试验合格的产品。
2．臭氧测定方法
表4为主要的测定方法及原理，各种测定方法形成相应的产品。臭氧气体测定主要是紫外线吸收法，溶存臭氧则以紫外线吸收法(含气相)和隔膜极谱法为主，各有所长，应按使用要求选用。
3．取样时的注意点
臭氧自行分解快，并具强氧化力，故必须注意取样时间，取样配管及滤器材质。
3-1低浓度臭氧气体
测定lppm浓度以下臭氧时，取样距离尽可能短。材质如氟树脂或玻璃，则刚用初始臭氧分解会较快，应须充分熟化。新的氟树脂配管(内径6mm~4mm)，臭氧0．5ppm浓度1．5L／min时其减少率约需20分钟才达稳定(图1)，图2为臭氧在氟树脂滤器上的稳定时间。 
取样点如*近墙壁或地面时，浓度会降低。取样管较长时，为防止管内变脏，在端部要装过滤器。
表4 臭氧浓度的测定方法
 3-2，高浓度臭氧气体
一般采用氟树脂及不锈钢的耐臭氧材质，也需注意密封材质。样气水份多时必须除湿，以防在浓度计内结露。测定臭氧发生器产生的臭氧时，零气为不含臭氧之干燥空气或氧气。放电式臭氧发生器的原料空气水份较多时，氮氧化物生成增多，与水反应成硝酸会影响臭氧浓度计。
3-3溶存臭氧
溶存态臭氧自行分解比气态快，至受水质飞水温勺振动，与外气接触面积等因素影响较大。图3表示臭氧溶存的自来水与离子交换水在水温11'(2＼24'C时随时间的衰减情况，离子交换水比自来水受水温影响更大。
从图4可见，如对外气隔绝，臭氧不向外发散，外气也不进入，则臭氧衰减便就慢。另外，溶存臭氧浓度高，则衰减率也高(图5)
样气在配管中的衰减也受配管材质与滞留时间所左右，图6为臭氧溶解于自来水的情况，如有臭氧易与有机物等反应生成的物质，则受滞留时间影响极大。
4．食品工厂臭氧浓度测定实例
放电式臭氧发生器(PSA-02)通过顶板昼夜输入不同浓度的臭氧至原料处理室(A)，加热调理室(B)，装盛室(C)，杀菌包衣室(D)。表5为其运行条件，各室加工内容为表6所示。这里仅介绍A室的结果：
第1天开始的三天间，第30—14天的五天间，尽管臭氧注入量并无变化，但夜间浓度仅上升0.1ppm左右(原因不明)。第5天休息天，并无生产；整天臭氧浓度在0.4ppm以上，夜间最大浓度达0.9ppm， 生产时则为0.05ppm以下(图7)。从以上测定结果来看，即便注入臭氧量不变。但因作业内容变动和环境条件影响，臭氧消耗差别很大，故必须对臭氧浓度进行连续性监控以保证臭氧的稳定效果。
表5 各加工室臭氧浓度测定条件
 表6 各加]二室主要加工内容
 臭氧发生器运行条件：
①白天AM6：00-PM9：00喷咀出口浓度27ppm
②夜间PM9：00-AM6：00喷咀出口浓度50ppm
③喷咀出口流量4L／min／1个
④臭氧浓度测定计：EG-2001F
⑤测定位置：H=1800处(end)
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(12/4/2010) |
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