Обзор технологии дезинфекции озоном и ее применения в бытовых условиях
Принцип уничтожения микроорганизмов озоном и дезодорирующей очистки
1.1 Механизм уничтожения микроорганизмов
Инактивирующее действие озона на микроорганизмы определяется его сильной окислительной способностью и способностью к диффузии в биопленке. Механизм его действия можно свести к следующим четырем пунктам: (1) озон может окислять и разлагать ферменты, необходимые для глюкозы внутри бактерий, что приводит к инактивации и гибели бактерий; (2) озон действует на четыре полипептидные цепи вирусного капсидного белка, вызывая повреждение РНК и разрушая белок, который ее образует. После окисления озоном поверхность бактериофагов распадается на фрагменты, высвобождая множество рибонуклеиновых кислот, которые мешают их адсорбции на хозяине; (3) озон реагирует с двойными связями липидов в клеточных стенках бактерий, проникает через ткань клеточной мембраны, проникает в клетку, действует на липопротеины во внешней мембране и липополисахариды во внутренней, вызывая нарушение проницаемости бактерий и смерть от растворения; (4) Озон воздействует на ядерные вещества внутри бактериальных клеток, такие как пурины и пиримидины в нуклеиновых кислотах, повреждая их органеллы и ДНК, нарушая метаболизм бактерий и приводя к их гибели.
Конкретные этапы разрушения бактерий озоном показаны на рисунке, где: 1 — имитация бактериальных клеток; 2 — крупный план молекул озона на клеточной стенке бактерий; озон проникает в клеточную стенку и вызывает ее коррозию; 4 — крупный план воздействия озона на клеточные стенки; 5 — бактериальные клетки, которые вступают в контакт со многими молекулами озона; 6 — разрушение клеток (лизис).
1.2 Принцип дезодорации
Озон, обладая сильными окислительными свойствами, способен быстро разлагать вещества, вызывающие запахи и другие запахи, такие как амины, сероводород, метилмеркаптан и т. д. Озон окисляет и разлагает их, образуя нетоксичные и не имеющие запаха низкомолекулярные вещества.
1.3 Принципы сохранения и очистки
Озон обладает способностью уничтожать или подавлять рост плесени, предотвращая гниение фруктов и овощей. Он может окислять и разлагать физиологический метаболизм фруктов и овощей, а также выделять этилен, способствующий созреванию, который играет важную роль в предотвращении старения и сохранении свежести. Во-вторых, озон может ингибировать метаболизм фруктов и овощей, замедляя процесс их физиологического старения и продлевая срок их хранения. Кроме того, озон может разлагать пестициды и удобрения, остающиеся на поверхности фруктов и овощей, а также удалять гормоны и антибиотики, оставшиеся в мясе.
Озон вступает в реакцию восстановления в воде, образуя высокоокислительные одноатомные кислородные и гидроксильные группы, мгновенно разлагающие органические вещества, бактерии и другие микроорганизмы в воде. Гидроксильные группы являются сильными окислителями и катализаторами, вызывающими цепные реакции в органических соединениях, протекающие очень быстро. Одноатомные кислородные и гидроксильные группы оказывают сильное бактерицидное действие на различные патогенные микроорганизмы. Озон способен разлагать сульфиды, аммиак и цианиды в воде, образуя нетоксичные вещества, что позволяет достичь цели очистки воды.
2. Преимущества и недостатки технологии озоновой дезинфекции
2.1 Преимущества
(1) Озонирование – это метод литического действия, обеспечивающий полное уничтожение бактерий и отличающийся широким спектром действия и высокой эффективностью. Он оказывает значительное бактерицидное действие на все виды бактерий и вирусов. Озон быстро растворяется в воде, уничтожая вредные бактерии и разлагая органические вещества. Его окислительная способность вдвое выше, чем у хлора, а степень стерилизации – в 300–600 раз выше, чем у хлора. Как показано в таблице, сравнивалось бактерицидное действие таких дезинфицирующих средств, как хлор, диоксид хлора и озон, на микроорганизмы.
(2) Озонирование использует воздух и воду в качестве сред, без добавления каких-либо вспомогательных веществ. Из-за низкой стабильности озона он быстро распадается на кислород или отдельные атомы кислорода. В процессе дезинфекции и стерилизации не образуются остатки лекарственных препаратов или вторичные загрязнения.
2.2 Недостатки
(1) Когда концентрация озона низкая, эффект удаления запахов незначителен. Но если озон достигнет хороших результатов при дезинфекции и стерилизации помещений, а остаточная концентрация озона слишком высока, это нанесет вред человеческому организму. Если люди подвергаются его воздействию в течение длительного времени, он может окислить слизистую оболочку дыхательных путей человеческого организма, вызывая побочные реакции и потенциально приводя к воспалению дыхательных путей. В то же время он также может нанести вред иммунной системе человека. Таким образом, концентрация выделения (утечки) озона при стерилизации должна соответствовать национальному стандарту ≤ 0,16 мг/м³ в GB/T 18883-2002 «Стандарты качества воздуха в помещении».
(2) Озон, будучи сильным окислителем, неизбежно оказывает окислительное и коррозионное воздействие на материалы, с которыми он контактирует при дезинфекции. Его сильные окислительные свойства могут вызывать старение, изменение цвета, снижение эластичности и изменение цвета резины и других материалов, а также изменение цвета одежды. Поэтому при проектировании следует в полной мере учитывать коррозионное воздействие озона на трубопроводы, по которым он проходит.
(3) Сам озон нестабилен, легко разлагается и имеет короткий период полураспада (всего 30–60 минут), что делает его непригодным для хранения в качестве обычного продукта и требует производства на месте.
три
Применение технологии озоновой дезинфекции в домашних условиях
3.1 Применение для очистки воздуха
В настоящее время качество воздуха становится всё более серьёзной проблемой, которую нельзя игнорировать. Особенно в случае пневмонии, вызванной новым коронавирусом, нам необходимо часто открывать окна и проветривать помещения для поддержания циркуляции воздуха. Помимо надлежащей вентиляции, очистители воздуха с функциями фильтрации и стерилизации также могут эффективно обеспечивать чистоту воздуха в помещении. Что касается дезинфекции и стерилизации, то если очиститель воздуха оснащён активными функциями стерилизации, такими как ультрафиолетовые лампы и озонатор, его эффективность в профилактике вирусных инфекций повысится.
Озон — это изомер кислорода, находящийся в высокоэнергетическом состоянии. Благодаря своей нестабильности он может в любой момент разложиться и восстановиться до кислорода при комнатной температуре. При восстановлении до кислорода происходит разделение атомов кислорода, которые при этом обладают чрезвычайно сильными окислительными и разлагающими свойствами. Очистители воздуха с функцией озонирования производят озон низкой концентрации и распыляют его в различных зонах дома для дезинфекции и очистки воздуха.
3.2 Применение для очистки воды в быту
Вода – источник жизни, и люди придают большое значение её безопасности. В последние годы люди постепенно используют различные типы водоочистителей, и применение соответствующих технологий дезинфекции в водоочистителях становится всё более распространённым. Среди них – технология озонирования, признанная в международной сфере дезинфекции. Согласно отчётам, при концентрации озона в воде 0,3–0,4 ppm уровень уничтожения бактерий, клеток зубов и т. д. весьма значителен; при концентрации озона 4 ppm уровень инактивации вируса гепатита В может достигать 100%.
Водоочистители можно назвать последней линией безопасности на пути к питьевой воде, обеспечивая людей безопасной и чистой питьевой водой. Технология дезинфекции озоном может применяться в водоочистителях благодаря своему сильному окислительному эффекту и отсутствию каких-либо других продуктов в процессе применения. Оборудование для дезинфекции озоном в водоочистителе использует устройство генерации озона, высокоэффективный микропористый диффузионный пузырьковый диск, устройство сбора отработанных газов и т. д. для полного контакта озона с водой, быстрого растворения и реакции, достигая эффекта дезинфекции и стерилизации. Одновременно он также может дезинфицировать и стерилизовать сам водоочиститель (часть, контактирующую с питьевой водой).
3.3 Применение в питании
(1) Применение дезинфекционного шкафа и посудомоечной машины Принцип дезинфекции и стерилизации дезинфекционного шкафа и посудомоечной машины основан на технологии дезинфекции высокой температурой, ультрафиолетовым излучением и озоном. Среди них дезинфекционный шкаф с озоном - это бытовой прибор, который генерирует определенную концентрацию газа озона с помощью физических методов, использует биохимические реакции для уничтожения патогенных микроорганизмов и дезинфицирует пищевую (питьевую) посуду. Это также один из основных продуктов в Китае, который первым применил озоновую технологию в области бытовой техники с 1980-х годов. Дезинфекция с озоном, как газофазная дезинфекция, не имеет «теневой зоны» или слепого пятна дезинфекции по сравнению с ультрафиолетовой дезинфекцией с прямым облучением и оказывает лучший дезинфицирующий эффект на пищевую (питьевую) посуду. Пластиковая посуда, не устойчивая к высоким температурам, также может быть дезинфицирована озоном.
(2) При использовании холодильников внутри них возникают неприятные запахи, что приводит к взаимному загрязнению продуктов, снижению их сохранности и ухудшению потребительского опыта. Озон способен окислять многие органические соединения и легко реагировать с -SH,=S, -NH2, -NH, -OH и -CHO. Он обладает сильным дезодорирующим эффектом и может использоваться для удаления запахов из холодильников. Озон реагирует с пахучими газами, такими как аммиак, сероводород и тиолы, окисляя и разлагая органические запахи в холодильнике, тем самым обеспечивая удаление запахов и очистку холодильника.
(3) Применение технологии стерилизации озоном в стиральных машинах. Перед стиркой и во время последнего полоскания внутренний генератор озона впрыскивает необходимое количество озона во внутренний цилиндр для дезинфекции и стерилизации одежды за короткий промежуток времени. После завершения стерилизации он автоматически преобразуется в кислород и может удалить 99,99% бактерий без использования дезинфицирующих средств, что в 10 раз эффективнее УФ-стерилизации. По сравнению с другими технологиями стерилизации, стерилизация озоном является эффективной, быстрой, тщательной и не приводит к вторичному загрязнению. Однако его сильные окислительные свойства могут вызвать старение резины и других компонентов, а также выцветание одежды. Поэтому необходимо соблюдать осторожность при стирке одежды темных цветов.
