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臭氧的專業(yè)分析

來源:廣州世洋儀器有限公司   2012年10月19日 16:12  

臭氧的稱謂同它的*氣味zui早記載于荷馬(Homer) 的長詩 " 伊里亞德和奧德賽 ” (Iliad and Odyssey) 里,他注意了伴隨雷電產(chǎn)生的這種氣味,并把他的印象寫了進(jìn)去。因此在圣經(jīng)第12 章奧德賽第 417 節(jié)里,有丘比特(Jupiter) 用雷電擊船,船內(nèi) “ *充滿了硫黃臭味 ” 。
        1785 年德國物理學(xué)家馮 · 馬魯姆(Van Marum) 用他的大功率電機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn),當(dāng)空氣流過一串電火花時,就產(chǎn)生一種特殊的氣味。克魯伊克仙(Cruikshank)1801 年觀察到水電解過程中在陽極產(chǎn)生同樣氣味的氣體。
        1840 年荷蘭的科學(xué)家舒貝因( Schonbein) 向慕尼黑*提交的一份備忘錄中宣告了臭氧的發(fā)現(xiàn),他在電解和火花放電試驗(yàn)過程中曾聞到一種*的氣味,他還指出,在閃電過后亦可聞到同樣的氣味。舒貝因斷定這是一種新物質(zhì)產(chǎn)生的氣味,他把它命名為 “Ozone”(臭氧),取自希臘字“Ozein”一詞,意為“ 難聞 ” 。
        1845 年,德 · 拉 · 里韋(De La Rive) 和馬里亞斯(Marignac) 通過用純氧電火花作用獲得了臭氧。1848 年亨特(Hunt) 根據(jù)當(dāng)時所了解的臭氧的性質(zhì)得出他的判斷,預(yù)言臭氧為三個原子氧。
        1860 年安德魯(Andrew) 和泰特(Tait) 發(fā)現(xiàn)氧氣在轉(zhuǎn)化為臭氧的過程中體積減少。然而當(dāng)臭氧轉(zhuǎn)化為氧氣時恢復(fù)到原有的體積,同時還發(fā)現(xiàn)少量的汞或金屬銀具有分解臭氧的能力。
        1866 年索雷特(Soret) 利用通過電解得到臭氧和氧的混合氣體進(jìn)行試驗(yàn),斷定臭氧的密度是氧的1.5 倍。為驗(yàn)證此結(jié)論,索雷特測定了臭氧向空氣中擴(kuò)散的速率,并將其與同一方法測定得的二氧化碳擴(kuò)散速率相比。估算出臭氧與二氧化碳的密度比,發(fā)現(xiàn)它存在著與CO2: O3=44:48 *一致的關(guān)系。
        1857 年,馮 · 西門斯(Von Siemens) 研制出了臭氧發(fā)生管,臭氧技術(shù)有了很大進(jìn)步。這種類型的臭氧發(fā)生器,成為當(dāng)時大量應(yīng)用的放電臭氧發(fā)生器的原型。西門斯*臺臭氧發(fā)生器基本上是由兩根玻璃管構(gòu)成的,外管外壁和內(nèi)管內(nèi)壁均用錫箔覆蓋,空氣原料氣流從環(huán)狀空間通過。內(nèi)管內(nèi)壁和外管外壁的金屬表面聯(lián)結(jié)到電感線圈或電機(jī)接線柱上。用這種裝置,干燥氧氣的 3 %~ 8 %可能轉(zhuǎn)化為臭氧。布羅迪(Brodie) 和伯塞樂(Bertholet) 采用此種設(shè)備的改型,他們都用電解液取代金屬電極給臭氧發(fā)生過程起到一定的冷卻作用。
        1868 年霍爾曼( Hollman )研究了臭氧的熱化學(xué)特性。把不同的氣體( H2 和 C2H2 )在純氧氣體中燃燒時所釋放出的熱,與同一氣體在臭氧氣體中燃燒時所產(chǎn)生的熱量相比較,發(fā)現(xiàn)有臭氧存在時釋放的熱量總要大一些。由于知道 O3 /O2 混合氣體濃度(1 %~ 2 %質(zhì)量)以及臭氧存在時放出的熱量,就能計(jì)算出每克臭氧變成氧氣所放出的熱量。
        他求出分解臭氧產(chǎn)生 17.064kcal/mol(1kcal=4.18kJ,下同)。這大約是目前采用值的一半。此后 1876 年伯塞樂測定得出值為29.6kcal/mol 。1908 年楊(Jahn )求出的值為 34.0kcal/mol 。由于臭氧是一種吸熱化合物,使人們試圖用熱工藝來設(shè)計(jì)臭氧發(fā)生器,但這一設(shè)想由于臭氧在高溫下快速分解而告失敗。
        氣態(tài)臭氧的自然分解在室溫下需要數(shù)小時,然而當(dāng)臭氧溶于水時將以較快速度分解,分解時間一般以分鐘計(jì)。在水中臭氧的穩(wěn)定性受水質(zhì)的影響很大。蒸餾水中臭氧的半衰期大約為 25min ,但在二次蒸餾水中,即使在 20℃ 下,經(jīng)過 80min 也只有10 %的臭氧分解,若在水溫接近 0℃ 臭氧變得很穩(wěn)定。
        由于臭氧在水溶液中分解率的差異,有關(guān)臭氧在水中溶解度值亦逐步確定。 1873 年舍內(nèi)( Schone) 得出溶解度值為 0.366L/L (18℃)。 1874 年卡里烏斯(Carius) 得出值是 0.834 (1℃), 1894 年梅爾弗特(Mailfert )求出以下值:
       溫度 /℃ 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
       以上溶解度值大約為氧氣的 10 ~ 15 倍。
       因低溫對臭氧穩(wěn)定性的影響很大,所以在低溫條件下產(chǎn)生臭氧的工藝研究引起人們的重視。豪特福伊勒(Hautefeuille) 和夏皮斯(Chappuis) 在極低溫度下通過氧氣放電得到高濃度臭氧,在 0℃ 下得到含量為 14.9 %(質(zhì)量)的臭氧,在 -23℃ 下臭氧濃度為 21.4 %。
        后來通過-100℃ 下對富臭氧氧氣氣體施加 12tm (1atm=0.1MPa) 壓力,成功地生產(chǎn)出液態(tài)臭氧,為深靛藍(lán)色液體。氣態(tài)臭氧必須在持續(xù)冷卻地條件下慢慢加壓,否則會發(fā)生爆炸。
        1887 年奧爾左斯基(Olszeuski) 測定了臭氧的沸點(diǎn),在 -106 ~ -109℃ 范圍內(nèi), 1898 年魯斯特(Troost) 測定為 -111.9℃ ?,F(xiàn)在臭氧沸點(diǎn)值采用的是 -111.9℃ 。

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