上海澤森環保科技有限公司技術部黃建新余波1上海澤森環保科技有限公司技術部黃建新余波1一、臭氧的基礎知識二、臭氧滅菌方法在藥品生產中的應用三、臭氧發生器系統設計依據與原則

四、臭氧發生器的主要構件

五、臭氧濃度的檢測方法六、臭氧發生器的使用和維護2一、臭氧的基礎知識2

一、臭氧的基礎知識

“臭氧”一詞因“保護大氣臭氧層”宣傳而廣為人知。臭氧具有殺菌力強、可直接對藥品使用、不產生殘余污染的優異性能，在制藥、食品行業得到廣泛應用。

3一、臭氧的基礎知識

“臭氧”一詞因“保護大氣臭氧層”

1、臭氧的特性

臭氧O3，以其特有的氣味而得名。其英文名稱OZONE就是按希臘文“臭氣”音譯的。它是氧氣O2的同素異形體，組成元素相同，構成形態相異性質差異很大。氧與臭氧的主要物理性質，對比見表1

表1氧和臭氧的主要性質

4

1、臭氧的特性

臭氧O3，以其特有的氣味而得名

臭氧的化學性質是它的氧化能力很強，其氧化還原電位僅次于F2。這可從表2看出。

表2氧化還原電位比較

5

臭氧的化學性質是它的氧化能力很強，其氧化還原電位僅次于F22、應用的機理與優越性

制藥行業應用臭氧的目的有兩個方面：一是殺滅微生物----殺菌消毒；二是作為氧化劑參加化學合成。

兩方面的應用基礎均依賴于O3的強氧化性能和不穩定易分解的特性。

62、應用的機理與優越性

制藥行業應用臭氧的目的3、殺菌消毒

臭氧為氣體消毒劑，其殺菌過程為強氧化作用使微生物細胞中的多種成分產生反應，從而產生不可逆轉的變化而死亡。一般認為，臭氧滅活病毒是通過直接破壞其核糖核酸(RNA)或脫氧核糖核酸（DNA）物質完成的。而殺滅細菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用于細胞膜，使膜構成成分受損傷，導致新陳代謝障礙并抑制其生長，臭氧繼續滲透破壞膜內組織，直至殺死。濕度增加提高殺滅率，是由于高濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞。73、殺菌消毒

臭氧為氣體消毒劑，其殺菌過程為4、臭氧的毒性和腐蝕性

臭氧屬于有害氣體，濃度為6.25×10-6mol/L(0.3mg/m3)時，對眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度(6.25-62.5)×10-5mol/L(3～30mg/m3)時，出現頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥;臭氧濃度為3.125×10-4～1.25×10-3

mol/L(15～60mg/m3)

時,則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關，例如長期接觸1.748×10-7mol/L(4ppm)以下的臭氧會引起永久性心臟障礙，但接觸20ppm以下的臭氧不超過2h，對人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)8h.由于臭氧的臭味很濃，濃度為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)時，人們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒有發現一例因臭氧中毒而導致死亡的報道。

臭氧具有很強的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。臭氧濃度超過50ppm時與鋁、鋅、鉛接觸會發生強烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基于這一點，生產上常使用含25％Cr的鉻鐵合金（不銹鋼）來制造臭氧發生設備和加注設備中與臭氧直接接觸的部件；臭氧對非金屬材料也有強烈的腐蝕作用。84、臭氧的毒性和腐蝕性二、臭氧滅菌方法在藥品生產中的應用在我國衛生部2002年頒布的“消毒技術規范”中，對臭氧的殺菌作用，使用范圍及使用方法都有明確的規定。其中，對臭氧的殺菌作用作了明確的肯定：“4.12.2殺菌作用：臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細菌繁體和芽胞，病毒，真菌等，可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧在水中的殺菌速度較氯快。”

盡管在我國的GMP驗證中早已推薦了臭氧滅菌方法，但臭氧在藥品生產中的應用是在近幾年才開始熱起來。用得比較成功的有以下幾個方面：

9二、臭氧滅菌方法在藥品生產中的應用在我國衛1、管道容器的消毒滅菌

在藥品生產中，壇壇罐罐用得很多，分別用管道伐門，儀表聯結起來，組成一個生產單元。對它的消毒,傳統方法中比較好的是用酒精浸泡。反應罐，貯存罐小的一噸半噸，大的十噸幾十噸，都要灌滿酒精，酒精用量之多可想而知。消毒完畢后，再將酒精放掉，但在轉彎抹角處，儀表伐門的接頭處，還會有酒精的殘留，去除這些殘留酒精，要用氮氣吹，直到吹干為止。酒精用量多，消毒時間長，操作過程復雜。用高壓蒸汽消毒也存在同樣的問題，都很費力。現在用臭氧消毒來代替，相對來說要省事得多。具體方法是：將高濃度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾氣有一定的濃度，就可以達到消毒滅菌的要求。因為是對管道容器進行內表層的消毒，所以臭氧濃度要用得高一點，我們采用的設計濃度大于30ppm。

用臭氧對管道容器做消毒滅菌的優點非常明顯，臭氧發生器可以流動使用，對不同的罐進行消毒，每個生產單元在每次換料前，都可以及時得到消毒，使用效率很高，很方便，不要用那么多的酒精，不要用氮氣，也不要用高壓蒸汽。所以在制藥廠就能夠得到推廣。

101、管道容器的消毒滅菌

在藥品生2、臭氧用于中央空調凈化系統對潔凈區的消毒滅菌

在制藥廠，一般來說，潔凈區面積較大，多用中央空調凈化系統完成對各潔凈區的凈化消毒。傳統的消毒方法是用甲醛熏蒸，如上所述，甲醛熏蒸的弊病不少，用臭氧消毒來代替是一個好方法。其方法是將臭氧發生器直接放在空調凈化系統的風道中，稱為內置臭氧發生器。臭氧隨著風道的氣流，送入各潔凈區，對潔凈區進行消毒滅菌，剩余臭氧吸入回風口，由中央空調帶走。也可以將臭氧發生器放在中央空調風道的外面，將臭氧打入中央空調的風道中，然后被送到各潔凈室，稱為外置式臭氧發生器。外置式臭氧發生器安裝檢修方便，但制造成本要高一點。兩種方法消毒效果是一樣的。按照衛生部消毒規范的要求，對空氣消毒的臭氧濃度是15ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括了物體表面的消毒，所以，我們的設計濃度為30ppm。根據生產上的需要開關機，就可以保證潔凈區的浮游菌和沉降菌達到GMP的要求。

112、臭氧用于中央空調凈化系統對潔凈區的消毒滅菌

據上海金山長富制藥有限公司的檢測報告，應用上海澤森ZCF-WZ型臭氧發生器，各潔凈區在40分鐘內，臭氧濃度均達到30ppm以上，菌檢全部合格。而且每天做規定的沉降菌和浮游菌的檢測，每天都合格，完全替代了令人頭痛的甲醛熏蒸大消毒。同時，使非生產作業班次減少，能耗減少，取得了十分滿意的效果。

東北制藥總廠范國才等在《醫藥工程設計》2000年第3期上根據他們應用臭氧消毒的體會，對臭氧滅菌的原理選型，安裝使用，和經濟效益作了詳細的報告，是一份有說服力的報告。

12據上海金山長富制藥有限公司的檢測報告，應用上海3、純化水系統的消毒滅菌在制藥廠用水的地方較多，有醫藥用水，消毒用水，清洗用水及飲用水等區別。根據不同的水質要求，采用不同的工藝流程，消毒工藝則用一般的臭氧水處理方法即可達到滿意的效果。

需要特別注意的是注射用水，要求不能存在熱源。熱源是細菌病毒死亡之后留下來的內毒素。臭氧能不能消除熱源，有待進行研究確定。如果確定臭氧可以除去水中的熱源，那么，臭氧在藥品生產中的應用又可以開辟一條新的途徑。

以上僅從幾個方面介紹了臭氧在藥品生產中的應用實例，可以看出在藥品生產中臭氧是大有作為的。我們一定要抓住這個機遇，在新的研究課題上有所突破，作為臭氧工作者不但要制造出性能穩定可靠的臭氧發生器，同時還要適用于藥品生產工藝，為藥品生產服務。133、純化水系統的消毒滅菌在制藥廠用水的三、臭氧發生器系統設計依據與原則

14三、臭氧發生器系統設計依據與原則14１、設計依據

《藥品生產驗證指南》；衛生部《消毒技術規范》；《制藥裝備實施GMP新技術新產品信息文集》；

國家醫藥管理局《GMP驗證指南》。

15１、設計依據

《藥品生產驗證指南》；15

２、設計原則設計應嚴格執行國家和當地的衛生、安全等法規，所設計處理的空間，其微生物各項指標均能達到所規定的標準。

設計中應堅持科學態度，以體現技術先進、經濟合理、安全可靠、操作簡單、運行方便的特點。16２、設計原則設計應嚴格執行國家和當地的3、臭氧發生器對空氣和物表消毒的選型如何選用臭氧發生器，就必須知道臭氧發生器的評價指標。一般評價一個臭氧發生器最基本的指標是：臭氧產量，臭氧濃度，可靠性、使用壽命，電耗等。用于藥廠的臭氧發生器功率比較小，電耗是一個次要條件。

173、臭氧發生器對空氣和物表消毒的選型如3.1臭氧濃度單位：國際通行用體積百分比濃度標稱臭氧濃度。1%空氣源臭氧濃度為12.9mg/L；1%氧氣源臭氧濃度為14.3mg/L。

衛生消毒界習慣用ppm做單位，即體積百萬分之一；對于空氣中的臭氧，1ppm=2.14mg/m3。183.1臭氧濃度單位：國際通行用體積百分3.2用HVAC系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計算：首先計算實際臭氧消毒體積，實際體積由三部分組成V=V1+V2+V3，

V1：潔凈區空間總體積，

V2：送風管道總體積，

V3：為保持潔凈區正壓所補充的新風量的折算體積(系統泄漏)：V3=HVAC系統循環總風量×4%(消毒時直排風機關閉).計算公式：W=CV/S其中：W：臭氧發生量,單位：g/hC:為臭氧消毒濃度,根據衛生部《消毒技術規范(2002版)》要求:空氣消度臭氧濃度為20mg/m3,物表消毒臭氧濃度為60mg/m3(注:1PPm=2.14mg/m3)。V:為滅菌空間總體積。S：為設備工作一小時時臭氧的自然衰退率(取0.401)。

193.2用HVAC系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計附：20附：20

四、臭氧發生器的主要構件臭氧發生器主機的核心部分主要包括臭氧發生元件、臭氧發生電源和監測控制等三個部分組成。21四、臭氧發生器的主要構件臭氧發生器主機的核心1、臭氧發生元件：隨著科學技術的不斷發展，基礎材料技術得到了很大的提高，也加快了臭氧行業整體技術的不斷向前發展。臭氧發生管的分類是以放電極（陽極）與接地極（陰極）之間介質的材料的不同來劃分的，目前臭氧發生元件的介質主要有玻璃、陶瓷和搪瓷三種。玻璃是臭氧發生器上最早的介電材料，屬第一代，但因其質脆易碎，在國內又受加工精度不高，電極形成工藝（常用涂石墨、鍍導電膜等方法）不完善等因素影響，電膜容易脫離導致放電不均勻，臭氧產量下降，限制了其進一步的發展；陶瓷介電體在臭氧生產中得到了較大的發展，特別是采用表面放電法的陶瓷臭氧發生片以前在空氣消毒凈化領域占有了相當的份額，但受機械加工精度、裸露放電容易引起火災、不適宜做成水冷等因素的制約，采用氣隙放電法的陶瓷介電臭氧發生器目前基本上被淘汰.221、臭氧發生元件：隨著科學技術的不斷發展，搪瓷以其與生俱來的特點（在金屬基材上涂復瓷料燒結而成），在介電常數、電阻率、擊穿場強、介質損耗系數、基材與瓷材的膨脹系數及導熱率等參數上彌補玻璃、陶瓷等介電材料的某些固有缺點，因而在臭氧界引起了重視，國際上較先進的俄羅斯、瑞士等國推出了采用搪瓷介電體的雙水冷式臭氧發生單元。ZCF-型的臭氧發生單元是采用搪瓷介質（內膽），放電極（陽極）與接地極（陰極—不銹鋼外套）均采用水冷卻的發生元件，保證了臭氧發生過程的穩定，同時也大大降低了臭氧的出口溫度，使臭氧在管道輸送中不至衰退。23搪瓷以其與生俱來的特點（在金屬基材上涂復瓷料燒結而成）搪瓷臭氧發生管示意圖

24搪瓷臭氧發生管示意圖

242、臭氧發生電源臭氧發生電源一般按照頻率的不同分為工頻（50Hz）、中頻（50～1000Hz）、高頻（1000Hz以上），頻率越高單位面積的臭氧發生量越大，功率因素越高。ZCF-型的臭氧發生電源采用美國仙童新型水冷式高頻大功率開關器件（IGBT）與高頻逆變電路，采用數字調寬技術有效地對臭氧產量、濃度進行調整。滿足了不同客戶的工藝要求,從而比傳統的工頻臭氧發生器效率提高三十倍以上。本發生電源為標準式臭氧發生電源，有效地保證了臭氧發生器的正常運行。252、臭氧發生電源臭氧發生電源一般按照頻率的不同分為3、監測控制ZCF-型的臭氧發生器采用PLC微電腦監測控制系統，對水溫、水壓、氣溫、氣壓、電器等多種技術參數實施自動檢測、監測、報警與保護，可與中心控制機房對接實現遠程控制，極大方便了用戶管理使用。263、監測控制ZCF-型的臭氧發生器采用PLC微電腦監測4、臭氧制備流程及安裝示意圖274、臭氧制備流程及安裝示意圖272828臭氧發生器安裝位置有以下幾種方法：

（1）分體或移動式放在單獨房間內（2）組裝在空調機組中（3）在總送風管道內（4）在總回風管道內（5）單獨設置，只將排氣口插入送風管道內現在都采用第五種方式，它由一套臭氧發生裝置產生臭氧并可同時供多個車間使用。

29臭氧發生器安裝位置有以下幾種方法：

（1）分體或移動式放在五、臭氧濃度的檢測方法臭氧是一種強氧化劑，具有很強的殺菌消毒、漂白、除味等特性，因此廣泛應用于水消毒、食品加工殺菌凈化、食品貯藏保鮮、醫療衛生和家庭消毒凈化等方面的產品。在臭氧發生器生產和應用中，一定的臭氧濃度是保證消毒氧化效果、節約能源和防止污染的重要參數。30五、臭氧濃度的檢測方法臭氧是一種強氧化劑，具有很強的殺1、臭氧發生器產量的標定

發生器的臭氧產量是其最主要、最基本的技術指標，而產量又是通過測定臭氧濃度后計算得出的。嚴格說，沒有測定臭氧濃度的可靠手段就不可能生產出合格產品，目前市場臭氧發生器產量虛報假冒主要表現為沒有臭氧濃度指標或不真實。311、臭氧發生器產量的標定

發生器的臭氧產量是其最主要、2、臭氧濃度保證消毒效果

只有保證和其它消毒殺菌劑一樣，達到足夠劑量，作用一定時間才能達到消殺效果。例如當臭氧濃度為0.08~0.6ppm時，對空氣中細菌繁殖體中的大腸桿菌作用30min，其平均殺滅率達84.60~99.9%，而空氣中臭氧濃度為0.34~0.85ppm時，作用10~30min，其殺滅率可達99.47~99.97%。又如臭氧對空氣消毒時，當濃度為0.21mg/L時，作用10min對金黃色葡萄球菌殺滅率達90.81%，如提高濃度為0.72mg/L時，作用時間仍為10min，殺滅率可達99.99%。

一般講臭氧的濃度愈高其殺菌效果愈好。322、臭氧濃度保證消毒效果

只有保證和其它消3、環境臭氧濃度不能過高臭氧除了對人類有益的一面外，同時它又是一種對環境污染的物質，我國環境空氣質量標準（GB3095-1996）中規定臭氧的濃度限值（1小時平均）一級標準為0.12mg/m3；二級標準為0.16mg/m3；三級標準為0.20mg/m3。臭氧的工業衛生標準大多數國家最高限值為0.1ppm（0.20mg/m3）。因此利用臭氧消毒殺菌濃度不應過高，達到《消毒技術規范》中規定的消毒濃度即可，臭氧發生器的產量也不是越高越好。333、環境臭氧濃度不能過高臭氧除了對人類有4、臭氧應用工程中臭氧濃度的檢測

臭氧發生器發生臭氧能力在很大程度上受氣源的濕度、冷卻水溫度、放電面的老化等影響，所以要經常對臭氧濃度進行檢測，最好在流程中裝有臭氧（氣體）檢測儀，如是臭氧水消毒液應有檢測混合后水的溶存臭氧檢測儀。以便控制整個系統處在最佳工作狀態。臭氧濃度檢測方法大致可分為“化學分析法”、“物理分析法”、“物理化學分析法”三類。344、臭氧應用工程中臭氧濃度的檢測

臭氧發生器發4.1化學檢測法

4.1.1碘量法

碘量法是最常用的臭氧測定方法，我國和許多國家均把此法作為測定氣體臭氧的標準方法，我國建設部發布的《臭氧發生器臭氧濃度、產量、電耗的測量》標準CJ/T3028.2—94中即規定使用碘量法。其原理為強氧化劑臭氧（O3）與碘化鉀（KI）水溶液反應生成游離碘（I2）。臭氧還原為氧氣。反應式為：

O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH

游離碘顯色，依在水中濃度由低至高呈淺黃至深紅色。

利用硫代硫酸鈉（NaS2O3）標準液滴定，游離碘變為碘化鈉（NaI），反應終點為完全褪色止。反應式為：

I2+2Na2S2O3→2NaI+NaS4O6

兩反應式建立起O3反應量與NaS2O3消耗量的定量關系為1molO3：2molNaS2O3，則臭氧濃度CO3計算式為：

CO3=40x3x1000/1000（mg/L）

354.1化學檢測法4.1.1碘量法35式中：C(O3)——臭氧濃度，mg/L；A(Na)——硫代硫酸鈉標準液用量，ml；B——硫代硫酸鈉標準液濃度，mol/L；V0——臭氧化氣體取樣體積，ml。操作程序及方法參照標準CJ/T3028.2—94。測定標準型發生器濃度很方便。臭氧化氣體積用流量計計數，NaS2O3濃度一般配制為0.100mol/L，測定精度可達±1%。測定空氣中臭氧濃度時，應用在氣采樣器抽氣定量。為保證測定精度，NaS2O3配為0.10mol/L。測定水溶臭氧濃度亦可用此公式計算，只是V0代表采水量，取1000ml。NaS2O3濃度為0.10mol/L。碘量法優點為顯色直觀。不需要貴重儀器。缺點是易受其氧化劑如NO、CI2等物質的干擾，在重要檢測時應減除其它氧化物質的影響。36式中：364.1.2比色法

比色法是根據臭氧與不同化學試劑的顯色或脫色反應程度來確定臭氧濃度的方法。按比色手段分為人工色樣比色與光度計色.此法多用于檢測水溶解臭氧濃度.

國內檢測瓶裝水臭氧溶解濃度有使用碘化鉀、鄰聯甲胺等比色液的。其方式是利用檢測樣品顯色液管相比較，確定測樣臭氧溶解度值（0.05~0.08mg/L）,要求精確的，則利用分光光度計檢測。

國外利用此法做成儀器，配制標準工具與藥品作為現場抽檢使用，很方便。如美國HACH公司、日本荏原公司的DPD（二己基對苯二胺）比色盤，范圍為0.05~2mg/L。美國HACH公司微型比色儀，利用靛藍染料脫色反應。在600nm波長比色，0.05~0.75nm/L濃度數字顯示，精度±0.01nm/L。受其它氧化劑干擾少。374.1.2比色法

比色法是根據臭氧與不同化4.1.3檢測管

將臭氧氧化可變化試劑浸漬在載體上，作為反應劑封裝在標準內徑的玻璃管內做成測管，使用時將檢測管兩端切斷，把抽氣器接到檢測管出氣端吸取定量臭氧氣體，臭氧濃度與檢測管內反應劑柱變色長度成正比，通過刻度值讀取濃度值。

384.1.3檢測管將臭氧氧化可變化試劑

4.2物理化學分析法及物理分析法因時間關系,在這里就不一一詳述.

394.2物理化學分析法及物理分析法因時間關系,在這里就5、臭氧檢測中應注意事項

5.1采樣管材料應選用抗強氧化的材料，如玻璃、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯；不銹鋼材料也盡量少用，以減少采樣管中臭氧損耗。5.2采樣管應盡量短，測量低濃度時一般不要超過2m。5.3從采樣管到檢測儀器，不要漏氣，否則測量值偏低。5.4檢測較低濃度（如檢測環境）臭氧時，新的聚四氟乙烯管也要充分的進行“臭氧化”，即通過含較高濃度臭氧的氣體來穩定采樣管內壁。日本荏原公司認為要20min以上才能穩定，而美國莫尼特公司要求數小時。5.5采樣管要定時清洗、吹干。不清潔的采樣管會使測量值偏低很多。5.6臭氧分析儀要定時進行標定，以保證測量數據可靠。405、臭氧檢測中應注意事項5.1采樣管材料應選用抗六、臭氧發生器的使用和維護41六、臭氧發生器的使用和維護411、臭氧發生器的結構和工作原理

臭氧發生器主要有原料進氣系統、干燥系統、變壓變頻系統、放電系統、冷卻系統和控制系統組成。原料氣經干燥后進入放電室，放電室中有N根放電管，400V、50Hz的輸入電壓經升壓變頻后變為4000-8000V、1000-1200Hz的輸出電壓送至放電管，原料氣中的氧經高壓高頻放電后電離為臭氧。放電管為內腔的復合管道，內管由特種搪瓷放電棒與接地不銹鋼內殼組成，用于進出氣體和放電、內管且通冷卻水帶走放電后產生的大量熱量，外管為不銹鋼管，也通冷卻水帶走放電后產生的大量熱量。

421、臭氧發生器的結構和工作原理

臭氧發生器2、臭氧發生量的調節

對臭氧發生量的調節可以分為自動和手動兩種。自動調節需另配在線儀表與控制系統形成閉環控制回路。我公司采用了手動和自動調節的方式。根據研究資料，臭氧的產量取決于氣體流量和電流的大小，另外冷卻介質的溫度也有一定的影響。冷卻介質采用自來水，水溫應在25~30℃之間，一般不便進行調節，因此只能通過改變氣源的流量和工作電流的大小來控制O3的產量。具體的調節方法我們通過計算O2的成本和耗電的電費來獲取。經過一段時間的摸索和測試，我公司已得出了O3發生量在多種型號規格時各點的O2流量及工作電流大小的經驗參數。實踐證明，用這些經驗參數進行手動調節對于降低成本、保障產量行之有效。

432、臭氧發生量的調節

對臭氧發生量的調節3、使用和維護的注意事項

臭氧發生器的控制面板采用PLC控制器，使用十分方便，設備的維護也比較簡單，但有幾點必須引起足夠重視：

3.1保證氣體的干燥和潔凈

由于O2的電離是用高壓放電，因此必須絕對保證氣體的干燥，否則會燒毀放電管。氣體要滿足下列要求：

a.露點<-45℃

b.碳氫化和物含量<15ppm

3.2保證冷卻水的正常供應

冷卻水對于臭氧發生器的正常運行十分重要，ZCF-WZ型臭氧發生器的冷卻水必須滿足下列要求：

氯含量≤50mg/l

入口溫度25~30℃

操作壓力0.2-0.4MPa

443、使用和維護的注意事項

臭氧發生器的控必須時刻注意安全

3.3ZCF-WZ型臭氧發生器是一種十分先進的產品，但仍存在著由于使用不當、維護不好、材質更換等原因而導致危險的可能。危險的來源有：氣源、臭氧、機械危險、電及空氣壓力等，其中氣源和臭氧尤易引起危險。

3.4但臭氧用作原料氣時，由于其有助燃并加速燃燒的特性（尤其當空氣中含量>25%體積），因此如果通風不好、設備內部或外部管線泄漏、或打開含氧系統都可能使氧濃度上升至危險的水平。氧濃度升高增加了火警危險。為此，特別禁止明火，不準使用油布，與氧接觸設備不要與油和黃油接觸。

因此，必須對使用和維護人員進行專門培訓；限制其他人員進入“臭氧區域”，并懸掛警告牌；提供充足的通風；在出現危險時能實現緊急停車；現場要備合適的呼吸器具；有條件的話可對所有可能有臭氧的場所進行環境監測。

45必須時刻注意安全

3.3ZCF-WZ型4、使用后的思考ZCF-WZ型臭氧發生器投放市場幾年來，應該說是安全可靠且性能優良，維護工作量亦很少，且自動保護系統良好。但使用和維護必須嚴格按照說明書的規范執行，稍有不慎便會引起故障。另外，如果條件允許，可以配置在線監測儀表和安全報警裝置，這樣操作更加準確快捷，并且使系統更加安全可靠。

總之，先進的設備必須有合格的技術人員操作，輔以科學的管理方法和檢測手段才能發揮最佳的效能。464、使用后的思考ZCF-WZ型臭氧發生器投再見47再見47上海澤森環保科技有限公司技術部黃建新余波48上海澤森環保科技有限公司技術部黃建新余波1一、臭氧的基礎知識二、臭氧滅菌方法在藥品生產中的應用三、臭氧發生器系統設計依據與原則

四、臭氧發生器的主要構件

五、臭氧濃度的檢測方法六、臭氧發生器的使用和維護49一、臭氧的基礎知識2

一、臭氧的基礎知識

“臭氧”一詞因“保護大氣臭氧層”宣傳而廣為人知。臭氧具有殺菌力強、可直接對藥品使用、不產生殘余污染的優異性能，在制藥、食品行業得到廣泛應用。

50一、臭氧的基礎知識

“臭氧”一詞因“保護大氣臭氧層”

1、臭氧的特性

臭氧O3，以其特有的氣味而得名。其英文名稱OZONE就是按希臘文“臭氣”音譯的。它是氧氣O2的同素異形體，組成元素相同，構成形態相異性質差異很大。氧與臭氧的主要物理性質，對比見表1

表1氧和臭氧的主要性質

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1、臭氧的特性

臭氧O3，以其特有的氣味而得名

臭氧的化學性質是它的氧化能力很強，其氧化還原電位僅次于F2。這可從表2看出。

表2氧化還原電位比較

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臭氧的化學性質是它的氧化能力很強，其氧化還原電位僅次于F22、應用的機理與優越性

制藥行業應用臭氧的目的有兩個方面：一是殺滅微生物----殺菌消毒；二是作為氧化劑參加化學合成。

兩方面的應用基礎均依賴于O3的強氧化性能和不穩定易分解的特性。

532、應用的機理與優越性

制藥行業應用臭氧的目的3、殺菌消毒

臭氧為氣體消毒劑，其殺菌過程為強氧化作用使微生物細胞中的多種成分產生反應，從而產生不可逆轉的變化而死亡。一般認為，臭氧滅活病毒是通過直接破壞其核糖核酸(RNA)或脫氧核糖核酸（DNA）物質完成的。而殺滅細菌、霉菌類微生物則是臭氧首先作用于細胞膜，使膜構成成分受損傷，導致新陳代謝障礙并抑制其生長，臭氧繼續滲透破壞膜內組織，直至殺死。濕度增加提高殺滅率，是由于高濕度下細胞膜膨脹變薄，其組織容易被臭氧破壞。543、殺菌消毒

臭氧為氣體消毒劑，其殺菌過程為4、臭氧的毒性和腐蝕性

臭氧屬于有害氣體，濃度為6.25×10-6mol/L(0.3mg/m3)時，對眼、鼻、喉有刺激的感覺；濃度(6.25-62.5)×10-5mol/L(3～30mg/m3)時，出現頭疼及呼吸器官局部麻痹等癥;臭氧濃度為3.125×10-4～1.25×10-3

mol/L(15～60mg/m3)

時,則對人體有危害。其毒性還和接觸時間有關，例如長期接觸1.748×10-7mol/L(4ppm)以下的臭氧會引起永久性心臟障礙，但接觸20ppm以下的臭氧不超過2h，對人體無永久性危害。因此，臭氧濃度的允許值定為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)8h.由于臭氧的臭味很濃，濃度為4.46×10-9mol/L(0.1ppm)時，人們就感覺到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的歷史，至今也沒有發現一例因臭氧中毒而導致死亡的報道。

臭氧具有很強的氧化性，除了金和鉑外，臭氧化空氣幾乎對所有的金屬都有腐蝕作用。臭氧濃度超過50ppm時與鋁、鋅、鉛接觸會發生強烈氧化，但含鉻鐵合金基本上不受臭氧腐蝕。基于這一點，生產上常使用含25％Cr的鉻鐵合金（不銹鋼）來制造臭氧發生設備和加注設備中與臭氧直接接觸的部件；臭氧對非金屬材料也有強烈的腐蝕作用。554、臭氧的毒性和腐蝕性二、臭氧滅菌方法在藥品生產中的應用在我國衛生部2002年頒布的“消毒技術規范”中，對臭氧的殺菌作用，使用范圍及使用方法都有明確的規定。其中，對臭氧的殺菌作用作了明確的肯定：“4.12.2殺菌作用：臭氧是一種廣譜殺菌劑，可殺滅細菌繁體和芽胞，病毒，真菌等，可破壞肉毒桿菌毒素。臭氧在水中的殺菌速度較氯快。”

盡管在我國的GMP驗證中早已推薦了臭氧滅菌方法，但臭氧在藥品生產中的應用是在近幾年才開始熱起來。用得比較成功的有以下幾個方面：

56二、臭氧滅菌方法在藥品生產中的應用在我國衛1、管道容器的消毒滅菌

在藥品生產中，壇壇罐罐用得很多，分別用管道伐門，儀表聯結起來，組成一個生產單元。對它的消毒,傳統方法中比較好的是用酒精浸泡。反應罐，貯存罐小的一噸半噸，大的十噸幾十噸，都要灌滿酒精，酒精用量之多可想而知。消毒完畢后，再將酒精放掉，但在轉彎抹角處，儀表伐門的接頭處，還會有酒精的殘留，去除這些殘留酒精，要用氮氣吹，直到吹干為止。酒精用量多，消毒時間長，操作過程復雜。用高壓蒸汽消毒也存在同樣的問題，都很費力。現在用臭氧消毒來代替，相對來說要省事得多。具體方法是：將高濃度的臭氧直接打入管道容器，保持臭氧尾氣有一定的濃度，就可以達到消毒滅菌的要求。因為是對管道容器進行內表層的消毒，所以臭氧濃度要用得高一點，我們采用的設計濃度大于30ppm。

用臭氧對管道容器做消毒滅菌的優點非常明顯，臭氧發生器可以流動使用，對不同的罐進行消毒，每個生產單元在每次換料前，都可以及時得到消毒，使用效率很高，很方便，不要用那么多的酒精，不要用氮氣，也不要用高壓蒸汽。所以在制藥廠就能夠得到推廣。

571、管道容器的消毒滅菌

在藥品生2、臭氧用于中央空調凈化系統對潔凈區的消毒滅菌

在制藥廠，一般來說，潔凈區面積較大，多用中央空調凈化系統完成對各潔凈區的凈化消毒。傳統的消毒方法是用甲醛熏蒸，如上所述，甲醛熏蒸的弊病不少，用臭氧消毒來代替是一個好方法。其方法是將臭氧發生器直接放在空調凈化系統的風道中，稱為內置臭氧發生器。臭氧隨著風道的氣流，送入各潔凈區，對潔凈區進行消毒滅菌，剩余臭氧吸入回風口，由中央空調帶走。也可以將臭氧發生器放在中央空調風道的外面，將臭氧打入中央空調的風道中，然后被送到各潔凈室，稱為外置式臭氧發生器。外置式臭氧發生器安裝檢修方便，但制造成本要高一點。兩種方法消毒效果是一樣的。按照衛生部消毒規范的要求，對空氣消毒的臭氧濃度是15ppm，但事實上，潔凈區的消毒不僅是對空氣的消毒，實際上還包括了物體表面的消毒，所以，我們的設計濃度為30ppm。根據生產上的需要開關機，就可以保證潔凈區的浮游菌和沉降菌達到GMP的要求。

582、臭氧用于中央空調凈化系統對潔凈區的消毒滅菌

據上海金山長富制藥有限公司的檢測報告，應用上海澤森ZCF-WZ型臭氧發生器，各潔凈區在40分鐘內，臭氧濃度均達到30ppm以上，菌檢全部合格。而且每天做規定的沉降菌和浮游菌的檢測，每天都合格，完全替代了令人頭痛的甲醛熏蒸大消毒。同時，使非生產作業班次減少，能耗減少，取得了十分滿意的效果。

東北制藥總廠范國才等在《醫藥工程設計》2000年第3期上根據他們應用臭氧消毒的體會，對臭氧滅菌的原理選型，安裝使用，和經濟效益作了詳細的報告，是一份有說服力的報告。

59據上海金山長富制藥有限公司的檢測報告，應用上海3、純化水系統的消毒滅菌在制藥廠用水的地方較多，有醫藥用水，消毒用水，清洗用水及飲用水等區別。根據不同的水質要求，采用不同的工藝流程，消毒工藝則用一般的臭氧水處理方法即可達到滿意的效果。

需要特別注意的是注射用水，要求不能存在熱源。熱源是細菌病毒死亡之后留下來的內毒素。臭氧能不能消除熱源，有待進行研究確定。如果確定臭氧可以除去水中的熱源，那么，臭氧在藥品生產中的應用又可以開辟一條新的途徑。

以上僅從幾個方面介紹了臭氧在藥品生產中的應用實例，可以看出在藥品生產中臭氧是大有作為的。我們一定要抓住這個機遇，在新的研究課題上有所突破，作為臭氧工作者不但要制造出性能穩定可靠的臭氧發生器，同時還要適用于藥品生產工藝，為藥品生產服務。603、純化水系統的消毒滅菌在制藥廠用水的三、臭氧發生器系統設計依據與原則

61三、臭氧發生器系統設計依據與原則14１、設計依據

《藥品生產驗證指南》；衛生部《消毒技術規范》；《制藥裝備實施GMP新技術新產品信息文集》；

國家醫藥管理局《GMP驗證指南》。

62１、設計依據

《藥品生產驗證指南》；15

２、設計原則設計應嚴格執行國家和當地的衛生、安全等法規，所設計處理的空間，其微生物各項指標均能達到所規定的標準。

設計中應堅持科學態度，以體現技術先進、經濟合理、安全可靠、操作簡單、運行方便的特點。63２、設計原則設計應嚴格執行國家和當地的3、臭氧發生器對空氣和物表消毒的選型如何選用臭氧發生器，就必須知道臭氧發生器的評價指標。一般評價一個臭氧發生器最基本的指標是：臭氧產量，臭氧濃度，可靠性、使用壽命，電耗等。用于藥廠的臭氧發生器功率比較小，電耗是一個次要條件。

643、臭氧發生器對空氣和物表消毒的選型如3.1臭氧濃度單位：國際通行用體積百分比濃度標稱臭氧濃度。1%空氣源臭氧濃度為12.9mg/L；1%氧氣源臭氧濃度為14.3mg/L。

衛生消毒界習慣用ppm做單位，即體積百萬分之一；對于空氣中的臭氧，1ppm=2.14mg/m3。653.1臭氧濃度單位：國際通行用體積百分3.2用HVAC系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計算：首先計算實際臭氧消毒體積，實際體積由三部分組成V=V1+V2+V3，

V1：潔凈區空間總體積，

V2：送風管道總體積，

V3：為保持潔凈區正壓所補充的新風量的折算體積(系統泄漏)：V3=HVAC系統循環總風量×4%(消毒時直排風機關閉).計算公式：W=CV/S其中：W：臭氧發生量,單位：g/hC:為臭氧消毒濃度,根據衛生部《消毒技術規范(2002版)》要求:空氣消度臭氧濃度為20mg/m3,物表消毒臭氧濃度為60mg/m3(注:1PPm=2.14mg/m3)。V:為滅菌空間總體積。S：為設備工作一小時時臭氧的自然衰退率(取0.401)。

663.2用HVAC系統集中投加時，臭氧發生器選用按以下方法計附：67附：20

四、臭氧發生器的主要構件臭氧發生器主機的核心部分主要包括臭氧發生元件、臭氧發生電源和監測控制等三個部分組成。68四、臭氧發生器的主要構件臭氧發生器主機的核心1、臭氧發生元件：隨著科學技術的不斷發展，基礎材料技術得到了很大的提高，也加快了臭氧行業整體技術的不斷向前發展。臭氧發生管的分類是以放電極（陽極）與接地極（陰極）之間介質的材料的不同來劃分的，目前臭氧發生元件的介質主要有玻璃、陶瓷和搪瓷三種。玻璃是臭氧發生器上最早的介電材料，屬第一代，但因其質脆易碎，在國內又受加工精度不高，電極形成工藝（常用涂石墨、鍍導電膜等方法）不完善等因素影響，電膜容易脫離導致放電不均勻，臭氧產量下降，限制了其進一步的發展；陶瓷介電體在臭氧生產中得到了較大的發展，特別是采用表面放電法的陶瓷臭氧發生片以前在空氣消毒凈化領域占有了相當的份額，但受機械加工精度、裸露放電容易引起火災、不適宜做成水冷等因素的制約，采用氣隙放電法的陶瓷介電臭氧發生器目前基本上被淘汰.691、臭氧發生元件：隨著科學技術的不斷發展，搪瓷以其與生俱來的特點（在金屬基材上涂復瓷料燒結而成），在介電常數、電阻率、擊穿場強、介質損耗系數、基材與瓷材的膨脹系數及導熱率等參數上彌補玻璃、陶瓷等介電材料的某些固有缺點，因而在臭氧界引起了重視，國際上較先進的俄羅斯、瑞士等國推出了采用搪瓷介電體的雙水冷式臭氧發生單元。ZCF-型的臭氧發生單元是采用搪瓷介質（內膽），放電極（陽極）與接地極（陰極—不銹鋼外套）均采用水冷卻的發生元件，保證了臭氧發生過程的穩定，同時也大大降低了臭氧的出口溫度，使臭氧在管道輸送中不至衰退。70搪瓷以其與生俱來的特點（在金屬基材上涂復瓷料燒結而成）搪瓷臭氧發生管示意圖

71搪瓷臭氧發生管示意圖

242、臭氧發生電源臭氧發生電源一般按照頻率的不同分為工頻（50Hz）、中頻（50～1000Hz）、高頻（1000Hz以上），頻率越高單位面積的臭氧發生量越大，功率因素越高。ZCF-型的臭氧發生電源采用美國仙童新型水冷式高頻大功率開關器件（IGBT）與高頻逆變電路，采用數字調寬技術有效地對臭氧產量、濃度進行調整。滿足了不同客戶的工藝要求,從而比傳統的工頻臭氧發生器效率提高三十倍以上。本發生電源為標準式臭氧發生電源，有效地保證了臭氧發生器的正常運行。722、臭氧發生電源臭氧發生電源一般按照頻率的不同分為3、監測控制ZCF-型的臭氧發生器采用PLC微電腦監測控制系統，對水溫、水壓、氣溫、氣壓、電器等多種技術參數實施自動檢測、監測、報警與保護，可與中心控制機房對接實現遠程控制，極大方便了用戶管理使用。733、監測控制ZCF-型的臭氧發生器采用PLC微電腦監測4、臭氧制備流程及安裝示意圖744、臭氧制備流程及安裝示意圖277528臭氧發生器安裝位置有以下幾種方法：

（1）分體或移動式放在單獨房間內（2）組裝在空調機組中（3）在總送風管道內（4）在總回風管道內（5）單獨設置，只將排氣口插入送風管道內現在都采用第五種方式，它由一套臭氧發生裝置產生臭氧并可同時供多個車間使用。

76臭氧發生器安裝位置有以下幾種方法：

（1）分體或移動式放在五、臭氧濃度的檢測方法臭氧是一種強氧化劑，具有很強的殺菌消毒、漂白、除味等特性，因此廣泛應用于水消毒、食品加工殺菌凈化、食品貯藏保鮮、醫療衛生和家庭消毒凈化等方面的產品。在臭氧發生器生產和應用中，一定的臭氧濃度是保證消毒氧化效果、節約能源和防止污染的重要參數。77五、臭氧濃度的檢測方法臭氧是一種強氧化劑，具有很強的殺1、臭氧發生器產量的標定

發生器的臭氧產量是其最主要、最基本的技術指標，而產量又是通過測定臭氧濃度后計算得出的。嚴格說，沒有測定臭氧濃度的可靠手段就不可能生產出合格產品，目前市場臭氧發生器產量虛報假冒主要表現為沒有臭氧濃度指標或不真實。781、臭氧發生器產量的標定

發生器的臭氧產量是其最主要、2、臭氧濃度保證消毒效果

只有保證和其它消毒殺菌劑一樣，達到足夠劑量，作用一定時間才能達到消殺效果。例如當臭氧濃度為0.08~0.6ppm時，對空氣中細菌繁殖體中的大腸桿菌作用30min，其平均殺滅率達84.60~99.9%，而空氣中臭氧濃度為0.34~0.85ppm時，作用10~30min，其殺滅率可達99.47~99.97%。又如臭氧對空氣消毒時，當濃度為0.21mg/L時，作用10min對金黃色葡萄球菌殺滅率達90.81%，如提高濃度為0.72mg/L時，作用時間仍為10min，殺滅率可達99.99%。

一般講臭氧的濃度愈高其殺菌效果愈好。792、臭氧濃度保證消毒效果

只有保證和其它消3、環境臭氧濃度不能過高臭氧除了對人類有益的一面外，同時它又是一種對環境污染的物質，我國環境空氣質量標準（GB3095-1996）中規定臭氧的濃度限值（1小時平均）一級標準為0.12mg/m3；二級標準為0.16mg/m3；三級標準為0.20mg/m3。臭氧的工業衛生標準大多數國家最高限值為0.1ppm（0.20mg/m3）。因此利用臭氧消毒殺菌濃度不應過高，達到《消毒技術規范》中規定的消毒濃度即可，臭氧發生器的產量也不是越高越好。803、環境臭氧濃度不能過高臭氧除了對人類有4、臭氧應用工程中臭氧濃度的檢測

臭氧發生器發生臭氧能力在很大程度上受氣源的濕度、冷卻水溫度、放電面的老化等影響，所以要經常對臭氧濃度進行檢測，最好在流程中裝有臭氧（氣體）檢測儀，如是臭氧水消毒液應有檢測混合后水的溶存臭氧檢測儀。以便控制整個系統處在最佳工作狀態。臭氧濃度檢測方法大致可分為“化學分析法”、“物理分析法”、“物理化學分析法”三類。814、臭氧應用工程中臭氧濃度的檢測

臭氧發生器發4.1化學檢測法

4.1.1碘量法

碘量法是最常用的臭氧測定方法，我國和許多國家均把此法作為測定氣體臭氧的標準方法，我國建設部發布的《臭氧發生器臭氧濃度、產量、電耗的測量》標準CJ/T3028.2—94中即規定使用碘量法。其原理為強氧化劑臭氧（O3）與碘化鉀（KI）水溶液反應生成游離碘（I2）。臭氧還原為氧氣。反應式為：

O3+2KI+H2O→O2+I2+2KOH

游離碘顯色，依在水中濃度由低至高呈淺黃至深紅色。

利用硫代硫酸鈉（NaS2O3）標準液滴定，游離碘變為碘化鈉（NaI），反應終點為完全褪色止。反應式為：

I2+2Na2S2O3→2NaI+NaS4O6

兩反應式建立起O3反應量與NaS2O3消耗量的定量關系為1molO3：2molNaS2O3，則臭氧濃度CO3計算式為：

CO3=40x3x1000/1000（mg/L）

824.1化學檢測法4.1.1碘量法35式中：C(O3)——臭氧濃度，mg/L；A(Na)——硫代硫酸鈉標準液用量，ml；B——硫代硫酸鈉標準液濃度，mol/L；V0——臭氧化氣體取樣體積，ml。操作程序及方法參照標準CJ/T3028.2—94。測定標準型發生器濃度很方便。臭氧化氣體積用流量計計數，NaS2O3濃度一般配制為0.100mol/L，測定精度可達±1%。測定空氣中臭氧濃度時，應用在氣采樣器抽氣定量。為保證測定精度，NaS2O3配為0.10mol/L。測定水溶臭氧濃度亦可用此公式計算，只是V0代表采水量，取1000ml。NaS2O3濃度為0.10mol/L。碘量法優點為顯色直觀。不需要貴重儀器。缺點是易受其氧化劑如NO、CI2等物質的干擾，在重要檢測時應減除其它氧化物質的影響。83式中：364.1.2比色法

比色法是根據臭氧與不同化學試劑的顯色或脫色反應程度來確定臭氧濃度的方法。按比色手段分為人工色樣比色與光度計色.此法多用于檢測水溶解臭氧濃度.

國內檢測瓶裝水臭氧溶解濃度有使用碘化鉀、鄰聯甲胺等比色液的。其方式是利用檢測樣品顯色液管相比較，確定測樣臭氧溶解度值（0.05~0.08mg/L）,要求精確的，則利用分光光度計檢測。

國外利用此法做成儀器，配制標準工具與藥品作為現場抽檢使用，很方便。如美國HACH公司、日本荏原公司的DPD（二己基對苯二胺）比色盤，范圍為0.05~2mg/L。美國HACH公司微型比色儀，利用靛藍染料脫色反應。在600nm波長比色，0.05~0.75nm/L濃度數字顯示，精度±0.01nm/L。受其它氧化劑干擾少。844.1.2比色法

比色法是根據臭氧與不同化4.1.3檢測管

將臭氧氧化可變化試劑浸漬在載體上，作為反應劑封裝在標準內徑的玻璃管內做成測管，使用時將檢測管兩端切斷，把抽氣器接到檢測管出氣端吸取定