臭氧在密闭仓储环境中的防霉应用研究

密闭仓储环境中通常存放着大量的物资, 由于条件适合, 往往滋生着大量的霉菌, 这些霉菌会对仓储物资产生巨大的危害。因此, 在大面积仓储环境中进行防霉是一项非常重要而且困难的任务。目前, 对于仓储防霉有许多方法, 其大多数都是应用防霉药物, 容易对仓储物资造成危害且有负作用, 另外, 残留的药物还容易对工作人员造成伤害。臭氧杀菌在食品工业、环保、医疗保健等领域应用越来越广泛, 其效果也越来越受到人们的重视, 然而臭氧在大面积仓储环境中进行防霉应用还比较少见。在近几年对大面积仓储环境防霉研究中, 我们对臭氧的防霉效果进行了初步探讨, 发现臭氧在仓储环境中的防霉效果也比较显著, 且应用方便。

臭氧的主要制取方法有:电化学法、光化学法及电晕放电法等几种。 (1) 电化学法是利用直流电源电解含氧电解质产生臭氧的方法。电解法生成臭氧具有臭氧浓度高、成份纯净、在水中溶解度高的优势, 在医疗、食品加工、养殖业及家庭应用等方面具有广泛前景。 (2) 光化学法实质是仿效大气层上空紫外线促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法, 即用人工产生的紫外线促使氧分子分解并聚合成臭氧的方法。此种方法产生臭氧的优点是对温度、湿度等环境条件要求不高, 具有很好的重复性, 同时, 可以通过控制产生紫外线的灯的功率来线性控制臭氧的浓度和产量。 (3) 电晕放电法就是在常压下使含氧气体在交变高压电场作用下产生电晕放电生成臭氧的过程。这种臭氧发生器是相对能耗较低、单机臭氧产量最大、市场占有率最高、应用最广的臭氧发生装置。电晕法的工作原理是在两平行电极板之间加上交变的高压电源, 两极板之间放置玻璃或陶瓷等介电体, 当交变高压电作用于两极时, 极板间将发生放电现象, 此时放电空间流动的氧气在放电作用下发生分解反应, 出现游离的氧原子, 氧原子再与氧气反应生成臭氧。

这种平行板式臭氧发生器具有结构简单, 可维护性好且性能良好, 在仓库中应用方便等特点。

在常温常压下, 较低浓度的臭氧是无色气体。当浓度达到15%时, 呈现出淡蓝色。臭氧可溶于水, 在常温常压下臭氧在水中的溶解度比氧气高约13倍, 比空气高25倍。臭氧很不稳定, 在常温下即可分解为氧气, 它在水中比在空气中更容易自行分解。臭氧水溶液的稳定性受水中所含杂质的影响较大, 特别是有金属离子存在时, 臭氧可迅速分解为氧气。臭氧的密度是2.14g/l (0℃, 0.1MPa) 。臭氧的主要物理性质见表1[1]。

臭氧与有机物以三种不同的方式反应:一是普通化学反应;二是生成过氧化物;三是发生臭氧分解或生成臭氧化物。如果空气中存在有害物质二甲苯, 它与臭氧反应后, 可生成无毒的水及二氧化碳, 达到净化空气的目的。由于臭氧的氧化能力极强, 不但可以杀菌, 而且还可以除去空气中的有害气味等有机物, 这是它的优点。然而由于它的性能不稳定, 只能随用随生产, 不适于储存和输送, 这是它的缺点。当然, 如果从净化空气的角度来看, 由于其分解快而没有残留物质存在, 又可以说成是臭氧的一大优点。臭氧杀菌是利用它的氧化性, 它可以在较短时间内破坏细菌、真菌、病毒和其他微生物的生物结构, 使之失去生存能力。臭氧对于真菌杀灭的机理是因为臭氧破坏了真菌的细胞壁, 并进而破坏了细胞膜, 使得胞内汁液流失, 最终导致真菌的彻底死亡。

利用氧化性来杀死微生物以达到灭菌效果的化合物还有很多, 比如常见的氯气、漂白粉、高锰酸钾等。但是, 这些杀菌剂不但比臭氧杀菌速度慢, 而且对人体有害。

臭氧与一般杀菌剂有所不同, 因为多余的臭氧可以很快分解成氧气, 而氧气对人体有益无害。臭氧的杀菌效果与过氧乙酸相当, 强于甲醛, 杀菌力比氯高一倍。与一般杀菌剂进行性、积累性的杀菌消毒功能不同的是臭氧的杀菌作用是急速的, 当其浓度超过一定阈值后, 消毒杀菌甚至可以瞬间完成。湿度的提高及温度的降低可增强臭氧的消毒杀菌作用, 当臭氧溶于水中后有更强、更快的杀菌消毒作用。利用臭氧杀菌消毒没有二次污染, 这也是其他杀菌剂无法比拟的优点。臭氧比二氧化氯氧化能力更强, 消毒、杀菌效果更快、更好。臭氧的快速作用不受温度和pH值变化的影响。臭氧就地生产, 无需输送, 臭氧在消灭其他难以杀死的微生物如芽孢方面比氯更有效。所以, 臭氧是高速、有效及万能的消毒剂[2]。

根据多年实践经验, 在密闭环境中应用臭氧防霉, 可在每100立方米的范围内选用1台10g/h的臭氧发生器, 若选用2台, 则每台为3g/h就可以。使用时应将臭氧发生器悬挂在库内较高的地方, 因为臭氧气体的比重高于空气, 具有自然沉降特性。

(1) 在密闭环境内适当提高空气温度防霉消毒效果将更好。 (2) 对密闭环境内空气消毒时, 人最好不要留在仓库内。 (3) 采用间断供臭氧方式。其做法是每天开臭氧发生器1~2次, 每次20~30分钟, 开机时间最好与工作时间错开, 持续6个月以上。 (4) 对于存放金属材料的区域, 最好不要使用臭氧防霉, 因为臭氧产生的氧气会氧化金属材料。如果是含有金属材料的器材, 经过封存包装后, 也可使用该方法。

(1) 效果分析。一般臭氧发生器安装后应长期使用, 如果环境中霉变严重的话, 最少需要六个月以后霉菌数量才能显著降低, 之后坚持使用将不会再发生霉变。表2和表3是在某密闭仓储环境中进行臭氧防霉前后的霉菌检疫结果。 (2) 结论。经过臭氧杀菌后, 各种材料上的霉菌基本被杀灭, 其数量基本达到国家规定的“Ⅰ”级防霉标准 (0.000千个/cm2) 。臭氧在密闭仓储环境中防霉具有技术可靠, 安全无害, 无死角, 灭菌全面, 使用方便, 简单易行等优点。其在大面积仓储物资防霉中具有广泛的应用前景。