水解臭氧技術(shù)

1、電暈（空氣法）高壓放電法

電暈放電法產(chǎn)出臭氧的原理是兩個(gè)平行的高壓電極之間平行放置一個(gè)介電體（通常采用硬質(zhì)玻璃或陶瓷作介電體也有用不銹鋼），并保持一定的放電間隙，當(dāng)在兩極間通入高壓交流電時(shí)，在放電間隙，形成均勻的藍(lán)紫色電暈放電，空氣或氧氣通過(guò)放電間隙，氧分子受到電子的激發(fā)獲得能量，并相互方式彈性碰撞，聚合成臭氧分子。電暈法在電暈空氣里面的氧氣產(chǎn)生臭氧的同時(shí)，也電暈了空氣里的氮?dú)夂推渌栊詺怏w并產(chǎn)生大量毒性很強(qiáng)的高致癌物氮氧化物（NOx）

2、低壓水解法

低壓水解法產(chǎn)出臭氧的原理是采用低壓直流導(dǎo)通固態(tài)膜電極的正負(fù)兩極點(diǎn)解去離子水，水在特殊的陽(yáng)極溶液界面上以質(zhì)子交換的形式被分離為氫氧分子，氫從陰極溶液界面上直接被排放，氧分子在陽(yáng)極界面上因高密度電流產(chǎn)生的電子激發(fā)而獲得能量，并聚合成臭氧。低壓水解法提取臭氧是科學(xué)界最領(lǐng)先的臭氧制取科技，制取臭氧的同時(shí)副產(chǎn)物為氧氣和氫，不含氮氧化物（NOx）和其他有害物質(zhì)。

一、主要兩種方法的區(qū)別

低壓水解法臭氧發(fā)生器是以純水為原料，是以固態(tài)的貴金屬聚合物為電解質(zhì)，結(jié)合陽(yáng)離子交換模式，通過(guò)低壓電解的方式獲得臭氧，不需要任何輔助材料和添加劑，產(chǎn)出的臭氧濃度高達(dá)20%以上，產(chǎn)出的臭氧氣體伴隨物為氧，沒(méi)有任何二次污染。

而傳統(tǒng)的高壓放電電暈法臭氧發(fā)生器，以空氣或氧氣為原料，需要經(jīng)過(guò)多到預(yù)處理。并通過(guò)1500V左右的高頻高壓放電場(chǎng)才能獲得臭氧，產(chǎn)出的臭氧濃度最高不大于6%，產(chǎn)出的臭氧伴隨物為氮、氧、氮氧化合物和其他雜質(zhì)，氮氧化合物中的二氧化氮為不分解的有毒致癌物質(zhì)。

三、臭氧消毒與傳統(tǒng)消毒方式的比較

傳統(tǒng)的滅菌方法主要有三種：一是紫外線滅菌，二是試劑滅菌，三是加熱滅菌。

紫外線以光波輻射作用殺菌：主要問(wèn)題在于：他穿透能力小，在紫外線照射不到的地方，沒(méi)有消毒效果；其殺菌能力隨著使用時(shí)間的增加而減小，而且燈管壽命短，更換過(guò)于頻繁，運(yùn)行費(fèi)用高。

化學(xué)試劑滅菌：藥味大，不能自然排出，需要空調(diào)長(zhǎng)時(shí)間置換新風(fēng)，從而增加了能耗。同時(shí)也存在二次污染的問(wèn)題，剩余的藥物直接排入大氣，造成對(duì)周?chē)h(huán)境的污染。如甲醛熏蒸，操作麻煩，熏蒸時(shí)間長(zhǎng)，二次污染物嚴(yán)重，對(duì)人體有一定的危害。

加熱滅菌包括干熱和濕熱：其缺點(diǎn)是溫度高，能耗大，有的物品如原材料，儀器儀表，塑料制品等就不宜加熱。

以上方法滅菌方法的弊端是客觀存在的，臭氧能在很多方面彌補(bǔ)上述方法的缺點(diǎn)，這為臭氧滅菌進(jìn)入諸多行業(yè)開(kāi)辟了通道。

附表：電氧化法與空氣（氧氣）高壓放電式的各項(xiàng)指標(biāo)及比較

雙水解反應(yīng)(The double hydrolysis reaction)是指弱酸陰離子和弱堿陽(yáng)離子相互促進(jìn)水解，如Al3 和HCO3-，直至完全的反應(yīng)。但是實(shí)際上鋁離子與碳酸氫根并不一定發(fā)生完全雙水解，只要稍加控制反應(yīng)條件，鋁離子與碳酸氫根就可以發(fā)生反應(yīng)形成堿式碳酸鋁鹽。雙水解反應(yīng)發(fā)生的條件之一是水解產(chǎn)物是容易脫離反應(yīng)體系的溶解度非常小物質(zhì)，如Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等極難溶的氣體。當(dāng)然，若互相促進(jìn)水解程度非常大水解反應(yīng)也可以認(rèn)為完全進(jìn)行。

水解有機(jī)物的水解

典型的水解有五種類(lèi)型 。

①鹵化物的水解

通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑，反應(yīng)通式如下：

R-X NaOH─→R-OH NaX

Ar-X 2NaOH─→Ar-ONa NaX H₂O

式中R、Ar、X分別表示烷基、芳基、鹵素。脂鏈上的鹵素一般比較活潑，可在較溫和的條件下水解，如從氯芐制苯甲醇；芳環(huán)上的鹵素被鄰位或?qū)ξ幌趸罨瘯r(shí)，水解較易進(jìn)行，如從對(duì)硝基氯苯制對(duì)硝基酚鈉。

②芳磺酸鹽的水解

通常不易進(jìn)行，須先經(jīng)堿熔，即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉，后者可通過(guò)加酸水解生成酚。如萘－2－磺酸鈉在300～340℃常壓堿熔后水解而得2－萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿作為堿熔的反應(yīng)劑。芳磺酸鹽較活潑時(shí)可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進(jìn)行堿熔。

③胺的水解

脂胺和芳胺一般不易水解。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮鹽，再加熱使重氮鹽水解。反應(yīng)通式如下：

Ar-NH₂ NaNO₂ 2H₂SO₄─→Ar-N₂HSO₄ NaHSO₄ 2H₂O

Ar-N₂HSO₄ H₂O─→ArOH H₂SO₄ N₂

如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創(chuàng)木酚)。芳環(huán)上的氨基直接水解，主要用于制備1-萘酚衍生物,因它們有時(shí)不易用其他合成路線制得。根據(jù)芳伯胺的結(jié)構(gòu)可用加堿水解、加酸水解或亞硫酸氫鈉水溶液水解。如從1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亞硫酸氫鈉水解。

④酯的水解

油脂經(jīng)加堿水解可得高碳脂肪酸鈉(肥皂)和甘油；制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烴與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯，經(jīng)加酸水解可得低碳醇。

⑤蛋白質(zhì)的水解

蛋白質(zhì)在酶的作用下，水解位點(diǎn)特定，用于一級(jí)結(jié)構(gòu)，分析肽普。蛋白質(zhì)在酸的作用下，色氨酸破壞，天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基。

水解無(wú)機(jī)鹽的水解

分四類(lèi)：

一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不發(fā)生水解，因?yàn)樗鼈冸婋x出來(lái)的陰、陽(yáng)離子不能破壞水的電離平衡，所以呈中性。

二、強(qiáng)酸弱堿鹽，我們把弱堿部分叫弱陽(yáng)，弱堿離子結(jié)合從水中電離出來(lái)的氫氧根離子，破壞了水的電離平衡，使得水的電離正向移動(dòng)，結(jié)果溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，使水溶液呈酸性。

三、強(qiáng)堿弱酸鹽，我們把弱酸部分叫弱陰，同理弱陰結(jié)合從水中電離出來(lái)的氫離子，使得溶液中氫氧根離子濃度大于氫離子濃度，使溶液呈堿性。

四、弱酸弱堿鹽，弱酸部分結(jié)合氫，弱堿部分結(jié)合氫氧根，生成兩種弱電解質(zhì)，再比較它們的電離常數(shù)Ka、Kb值的大?。ǘ皇撬舛鹊拇笮。?，在一溫度下，弱電解質(zhì)的電離常數(shù)（又叫電離平衡常數(shù)）是一個(gè)定值，這一比較就可得出此鹽呈什么性了，誰(shuí)強(qiáng)呈誰(shuí)性，電離常數(shù)是以10為底的負(fù)對(duì)數(shù)，誰(shuí)負(fù)得少誰(shuí)就大?？傊痪湓挘}溶液中的陰、陽(yáng)離子結(jié)合著從水中電離出來(lái)的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質(zhì)的反應(yīng)叫鹽類(lèi)的水解。

自從人類(lèi)首次行走在地球上，人類(lèi)遺體通常是埋葬或火化。不過(guò)，有一種創(chuàng)新辦法正在引起人們的興趣――用堿液來(lái)水解尸體，使其變成褐色的糖漿物，沖入下水道就行了。

此過(guò)程叫堿水解，美國(guó)16年前就開(kāi)發(fā)出了此技術(shù)，主要用于處理動(dòng)物尸體。通過(guò)把一個(gè)巨大的像高壓鍋似的不銹鋼筒里的堿液加熱到300度，再升壓到每平方英寸60磅的壓力之下，就可以水解尸體了。到2013年，全世界只有美國(guó)醫(yī)療中心用它來(lái)處理人類(lèi)尸體 ――全是用于研究的捐贈(zèng)者的遺體。

由于此辦法具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)，一些殯儀館表示它有一天會(huì)勝過(guò)埋葬和火化。不過(guò)，讓公眾接受此辦法可能面臨最大挑戰(zhàn)，這會(huì)讓一些人感到可怕。因?yàn)樾睦碜儜B(tài)者和獨(dú)裁者用酸或堿來(lái)折磨或殺害他們的受害人。因此，這一辦法的興起就引起美國(guó)社會(huì)的很大爭(zhēng)論，其中美國(guó)有些地方在法律上禁止此辦法的應(yīng)用。

然而，在美國(guó)明尼蘇達(dá)州和新罕布什爾州，堿水解是合法的，有些喪葬承辦人正在急切地推銷(xiāo)這一辦法。據(jù)報(bào)道，這種水解后的咖啡色液體具有機(jī)油一般的稠密度，還帶有一股強(qiáng)烈的氨水氣味。但支持者表示這是消過(guò)毒的，如果操作按要求進(jìn)行的話，是可以安全進(jìn)入下水道的。而且，堿水解不會(huì)占用埋葬和火化那么多的空間，還能減少火葬場(chǎng)最關(guān)心的廢物排放問(wèn)題――包括二氧化碳和水銀的排放。

美國(guó)佛羅里達(dá)大學(xué)的二處校址分別從2005年和20世紀(jì)90年代中期開(kāi)始用堿水解來(lái)消溶動(dòng)物尸體。美國(guó)生物安全公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)這種鋼筒，他們估計(jì)大約有40-50家醫(yī)院用他們的設(shè)備來(lái)處理醫(yī)療廢物和動(dòng)物尸體。使用者包括獸醫(yī)學(xué)院、大學(xué)、制藥公司和美國(guó)政府機(jī)構(gòu)。