1 臭氧的理化性质
臭氧，Ozone，又称三子氧（三原子氧），Triatomic Oxygen，氧的同素异构体（同类异构体）。臭氧的分子式为O3，分子量为47.9982（通常以48.00计），氧化电位2.07V。
在地球的大气层中，从地面上12～50公里的平流层中有一臭氧层，它集中了地球上约90％的臭氧，主要集中在25公里处。大气中的臭氧是由太阳发出的带电的粒子进入大气层时，遇到氧分子，使氧分子裂变为氧原子，而部分氧原子重新结合成臭氧分子。它可吸收太阳光中对人体有害的短波（30nm以下），并防止这种短波到达地面。
臭氧有着特殊的类似于鱼腥的强烈的臭味，常温下为无色气体，浓度高时为微蓝色的爆炸气体。由于臭氧的密度为1.658～2.144g/L（取决于臭氧的纯度），比空气的密度1.2g/L要大，所以在气态时地面的臭氧浓度最高。臭氧气体经冷却和压缩，可呈液态和固态。臭氧气体难溶于水，不溶于液氧中；但可溶于液氮中。
臭氧的嗅阈为0.02～0.04PPm。如果浓度达到0.1 PPm时，人吸入就会刺激呼吸道黏膜；浓度达到2PPm时，可引起呼吸加快、变浅、胸闷，并引起神经中枢障碍。在浓度达到5～10PPm时，可引起脉搏加快、疲倦、头痛；停留一小时以上，可发生肺气肿，以至死亡。作业现场空气中允许的阈值为0.1PPm。
复印机、传真机、电脑这些现代办公设备在运行中其工作部件均存在高压放电现象，这些现象使得空气中的氧变成臭氧。因此备有上述设备的办公室内，有臭氧存在，且臭氧浓度较其他办公室要高点。相比而言：复印机产生的臭氧较多，近距离能有嗅觉；而传真机和电脑产生的臭氧很微量，几乎嗅觉不到。
臭氧与一般氧化剂相似，具有很强的漂白、退色作用，可侵蚀、损坏多种物品，特别是软木、橡胶类制品，并使大多数有机色素退色。对于含有叶绿素的蔬菜，臭氧能在短时间内将其破坏，致使蔬菜变黄。
临界点：
温度：261.05K，压力：5.51×10[6]Pa
密度：437Kg/M3
三相点：
温度：80.65K 密度：1572.7Kg/M3
沸点（在1.01×105Pa下）：
温度：161.25K 汽化热：3.17×105J/Kg
密度：1630Kg/M3（液体）
溶点：80.45K
一升臭氧液体汽化为气体的体积为735 L。
在温度为20°C，气压为1.01×10[5]Pa环境下，臭氧气体的比热为907.28j/kg.k。
2 臭氧的杀菌消毒作用
国家科委成果办1993年国科办字第100号文《关于推荐采用“高频臭氧发生器及其应用技术”的函》，针对我国在食品加工、贮藏、运输、矿泉水、饮料生产、生化制药与化妆品、卫生用品生产等企业所遇到的杀菌消毒难题，提出利用臭氧技术这一种高效简便的方法，为我国应用和开发臭氧技术起到了积极有力的推动作用。
臭氧的氧化能力大大优于一般氧化剂，是迄今为止所发现的最强的氧化剂，在低于室温的情况下，仍然能保持其强大的氧化反应能力。它可以氧化难以破坏的有机物，可以氧化难以杀灭的病菌和难以灭活的病毒，其生成物中不存在致癌和可以致癌的有机卤化物；臭氧的氧化速度很快，反应完全；剩余的臭氧能迅速还原为氧，而且只能还原为氧。
臭氧主要依靠其强大的氧化作用来杀菌。它能氧化分解细菌的葡萄糖氧化酶，脱氢氧化酶，还可以直接与细菌发生作用，破坏细菌物质代谢的氧化还原过程，造成细菌死亡。因此，臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁殖体与芽胞、病毒、真菌、原虫包囊等，并可破坏肉毒杆菌毒素。
利用臭氧对饮用水进行杀菌消毒的效果最为理想；灭杀致病菌的效果最好；病毒其次；包囊和芽胞菌其后。而且臭氧在水中杀菌速度较目前普遍使用的氯化物类杀菌速度要快600～3000倍。氯的杀菌作用是进行性的；而臭氧是急速的，当臭氧的浓度一旦达到所需要的阈值后，杀灭作用瞬间发生。例如：
2.1对大肠杆菌：用0.1mg/L活性氯需要处理4分钟；而同样剂量的臭氧只需5秒钟。
2.2对脊髓灰质炎病毒：用0.5～1.0mg/L（余氯量）需要处理1.5～3.0小时；而用臭氧只需0.045～0.45mg/L（剩余臭氧量）作用2分钟。也有报道0.1～0.2mg/L的臭氧一秒钟就可灭杀水中99％的脊髓灰质炎病毒。
2.3用0.5～1.0mg/L浓度的臭氧作用1～3分钟可灭杀水中99％的阿米巴囊虫。
2.4用59～728mg/L浓度的臭氧作用30～90分钟，可灭杀水中的全部枯草杆菌芽胞。
2.5用50mg／L浓度的臭氧作用10分钟，可灭杀各类微生物率达99.99～100％。
利用臭氧对密闭的空间内的空气和内容物进行消毒，其效果也很好。由于是通过气体的对流和接触进行消毒工作的，所以消毒完全，无死角，且无残留余毒。应注意的是这种方法只能对物体的表面进行杀菌；对于物体的内部无能为力。在用臭氧熏蒸消毒时，相对湿度高则杀菌效果好；否则效果差，对于干燥菌体几乎无灭杀作用。
和紫外线消毒法相比，臭氧消毒法要好的多。由于紫外线消毒法是以辐射杀菌为消毒的主要手段，随着紫外线传播距离的增加其照射强度会逐渐减弱；另外紫外线灯所产生的臭氧很少；因此紫外线照射不到的地方其杀菌效果不理想，一般都达不到杀菌的要求。
臭氧对空气的杀菌效果：
1）对链球菌：1.0PPm浓度作用5分钟。
2）对葡萄球菌：1.0PPm浓度作用30分钟。
3）对病毒：10PPm浓度作用5分钟。
4）对污染表面熏蒸消毒：200～4000 PPm浓度作用20分钟以上。
3 臭氧技术的应用现状
利用臭氧进行杀菌、消毒在世界上已有一百二十年的历史。目前主要用于食品、水、饮料的消毒和杀菌；空气的净化；环境的净化；物料的除色、漂白等。臭氧还可以用于有机物的合成，但在利用臭氧进行杀菌时，有机物则会降低臭氧的杀菌能力。臭氧还具有分解酚、氰、表面活性剂等有机物，除去锰、铁等有机物的作用。
目前国内外在臭氧的应用方面做了多方面的研究，主要有以下几个方面：
食品工业中利用臭氧对食品进行处理，如蛋、肉、鱼、水果，提高它们的保鲜期和贮存期。
3.1在畜牧方面利用臭氧对棉杆和苜宿等青饲料进行处理，大大提高饲料的营养价值，减少饲料的变质。
3.2在养殖方面用臭氧对家禽舍，不仅明显地消除了粪便的恶臭，使得禽舍的空气清新，而且能提高家禽的免疫能力。尤其是对家禽的粪便进行杀菌和消毒的处理，比用福尔马林的效果有了显著的提高。
3.3在渔业养殖上，用臭氧对鱼池的水进行处理，一可以提高鱼池水的含氧量；二是对鱼池的水进行杀菌，大大减少鱼类疾病和感染，特别是对鱼鳞霉病的治疗。
3.4在环境方面：利用臭氧对纺织车间的空气进行处理，不仅可以改善车间内空气的质量，减少纺织工人呼吸的感染；还可以提高纺织品的强度。
3.5在化工行业利用臭氧与有机不饱和化合物反应，可生成臭氧化物，这些臭氧化物在水中可分解，原来的不饱和键开链而生成醛、酮和羟酸等。例如：以每小时使用数百公斤臭氧对非饱和长链脂肪酸进行臭氧分解，以生产二羟酸、醛类、酮类和醇类这类二官能化合物。在合成润滑脂、合成树脂、合成纤维原料的生产中也可以用臭氧产生臭氧分解，作为合成手段及确定有机物结构。
3.6在微电子行业中利用臭氧进行干刻作业。
3.7对于有异味和恶臭的环境进行空气的净化处理，臭氧有着非同一般的能力。臭氧能有效地去除异味和恶臭。目前应用最多的是在电冰箱内，安置在电冰箱内上方的臭氧发生器不仅能有效地去除冰箱内的各种异味，而且还能对冰箱中的食品进行杀菌、消毒，延长食品的保鲜期。在垃圾中转站、厕所、粪便处理转运（车）这些有着异味和恶臭的环境里，只要使用了臭氧发生器，异味和恶臭就会无影无踪，只不过其臭氧发生量要匹配：过大，浪费能源且对在此环境里的操作工人的身体健康不利；过小，杀菌和消毒的效果不理想。
在火车站，电影院，超市等人口密集的空间里，适当地安置一些臭氧发生器，对于减少空气中的异味，灭杀空气中的病菌，有着非常好的效果。
3.8在污水处理方面：对于从印染厂、印刷厂或者金属加工企业排放的工业废水和生活污水等，它们含有很难清除的物质：碳氢化合物、油、颜料、苯类。采用臭氧加紫外线辐射结合处理，可以得到净化率高达95％的净化效果。
3.9在造纸行业中，利用臭氧对纸浆进行漂白处理能取得很好的效果。
3.10据报载：在美国佛罗里达州的一家公司发明了一种臭氧取代洗涤剂的新型洗衣机。它用一台臭氧发生器将臭氧泵入水中，臭氧分子使衣服上的尘埃和污垢中的有机物分子裂解并溶入水中，使衣服很快地洗干净。不用洗涤剂是该洗衣机最大的优点，大大减少了对环境的污染。
尽管臭氧有着许多优势，但在推广的进程中也存在一些问题：
1）臭氧的制取设备复杂，一次性投资大；
2）臭氧的制取效率低，使用成本高；
3）臭氧稳定性极差，性极活泼，半衰期很短，只能现场制取现场使用，不能像其它工业气体瓶装贮存，管道输送。
由于上述问题，严重影响了臭氧杀菌技术的推广和应用。
近年来，一是由于经氯处理后的水中生成的致癌物质――三氯甲烷逐渐成为社会问题，人们急切地需要新的杀菌技术来取代氯；二是随着科学技术的发展，制取臭氧的成本有所下降，效率也有所提高，使得臭氧杀菌技术在水处理领域里得到了大量的应用。目前在餐具消毒、冰箱杀菌除味、污水处理和纸浆漂白这几方面，人们越来越多地使用臭氧杀菌技术来取代氯的作用。
