臭氧的化学性质都有哪些?

发布网友发布时间：2022-05-22 04:00

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热心网友时间：2024-03-06 08:02

1. 臭氧的化学性质极不稳定，在空气和水中都会慢慢分解成氧气，其反应式为： 2O3 →3O2 ＋ 285kJ （ 1-2 ）由于分解时放出大量热量，故当其含量在 25 ％以上时，很容易爆炸。但一般臭氧化空气中臭氧的含量很难超过 10 ％，在臭氧用于饮用水处理的较长历史过程中，还没有一例氧爆炸的事例。含量为 1 ％以下的臭氧，在常温常压的空气中分解半衰期为 16h 左右。随着温度的升高，分解速度加快，温度超过 100℃ 时，分解非常剧烈，达到 270℃ 高温时，可立即转化为氧气。臭氧在水中的分解速度比空气中快的多。在含有杂质的水溶液中臭氧迅速回复到形成它的氧气。如水中臭氧浓度为 6.25×10 -5 mol/L(3mg/l) 时，其半衰期为 5 ～ 30min ，但在纯水中分解速度较慢，如在蒸馏水或自来水中的半衰期大约是 20min （ 20℃ ），然而在二次蒸馏水中，经过 85min 后臭氧分解只有 10 ％，若水温接近 0℃ 时，臭氧会变得更加稳定。臭氧在水中的分解速度随水温和 PH 值的提高而加快，图 1-3 为 PH=7 时，水温和分解速度的关系，图 1-4 为 20℃ ， PH 和分解速度的关系。为提高臭氧利用率，水处理过程中要求臭氧分解得慢一些，而为了减轻臭氧对环境的污染，则要求处理后尾气中的臭氧分解快一些。 2. 臭氧的氧化能力臭氧得氧化能力极强，其氧化还原电位仅次于 F 2 ，在其应用中主要用这一特性。从表 1-5 中看出。从表1-5 可知，臭氧的标准电极电位除比氟低之外，比氧、氯、二氧化氯及高锰酸钾等氧化剂都高。说明臭氧是常用氧化剂中氧化能力最强的。同时，臭氧反应后的生成物是氧气，所以臭氧是高效的无二次污染的氧化剂。表1-5 氧化还原电位比较名称分子式标准电极电位 /mv 名称分子式标准电极电位 /mv 氟F2 2.87 二氧化氯 ClO 2 1.50 臭氧O3 2.07 氯 Cl 2 1.36 过氧化氢 H2O2 1.78 氧 O 2 1.23 高锰酸钾 MnO4 - 1.67 3. 臭氧的氧化反应 a 、与无机物的氧化反应 ⑴ 臭氧与亚铁的反应 ⑵ 臭氧与 Mn2+ 的反应 ⑶ 臭氧与硫化物的反应 ⑷ 臭氧与硫氰化物的反应 ⑸ 臭氧与氰化物的反应总反应为： ⑹ 臭氧与氯的反应 b 、臭氧与有机物的反应臭氧在水溶液中与有机物的反应极其复杂，下面仅以大家公认的几种反应式列出以供参考。 ⑴ 臭氧与烯烃类化合物的反应臭氧容易与具有双链的烯烃化合物发生反应，反应历程描述如下：式中G 代表 OH 、 OCH3 、 OCCH3 等基。反应的最终产物可能是单体的、聚合的、或交错的臭氧化物的混合体。臭氧化物分解成醛和酸。 ⑵ 臭氧和芳香族化合物的反应臭氧和芳香族化合物的反应较慢，在系列苯＜萘＜菲＜嵌二萘＜蒽中，其反应速度常数逐渐增大。 ⑶ 对核蛋白（氨基酸）系的反应 ⑷ 对有机氨的氧化臭氧在下列混合物的氧化顺序为链烯烃＞胺＞酚＞多环芳香烃＞醇＞醛＞链烷烃 c 、臭氧的毒性和腐蚀性臭氧属于有害气体，浓度为 6.25×10 -6 mol/L(0.3mg/m3 ) 时，对眼、鼻、喉有刺激的感觉；浓度 (6.25-62.5)×10 -5 mol/L(3 ～ 30mg/m3 ) 时，出现头疼及呼吸器官局部麻痹等症 ; 臭氧浓度为 3.125×10 -4 ～ 1.25×10 -3 mol/L(15 ～ 60mg/m 3 ) 时 , 则对人体有危害。其毒性还和接触时间有关，例如长期接触 1.748×10 -7 mol/L(4ppm) 以下的臭氧会引起永久性心脏障碍，但接触 20ppm 以下的臭氧不超过 2h ，对人体无永久性危害。因此，臭氧浓度的允许值定为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm)8h. 由于臭氧的臭味很浓，浓度为 4.46×10 -9 mol/L(0.1ppm) 时，人们就感觉到，因此，世界上使用臭氧已有一百多年的历史，至今也没有发现一例因臭氧中毒而导致死亡的报道。臭氧具有很强的氧化性，除了金和铂外，臭氧化空气几乎对所有的金属都有腐蚀作用。铝、锌、铅与臭氧接触会被强烈氧化，但含铬铁合金基本上不受臭氧腐蚀。基于这一点，生产上常使用含 25 ％ Cr 的铬铁合金（不锈钢）来制造臭氧发生设备和加注设备中与臭氧直接接触的部件。臭氧对非金属材料也有了强烈的腐蚀作用，即使在别处使用得相当稳定得聚氯乙烯塑料滤板等，在臭氧加注设备中使用不久便见疏松、开裂和穿孔。在臭氧发生设备和计量设备中，不能用普通橡胶作密封材料，必须采用耐腐蚀能力强的硅橡胶或耐酸橡胶等。