臭氧應用技術(shù)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā)研究
近年來(lái)的藥廠(chǎng)GMP改造產(chǎn)生的臭氧消毒需要應歸功于一些臭氧企業(yè)的應用市場(chǎng)開(kāi)發(fā),GMP認證中并不以臭氧消毒為必須,但臭氧的消毒特性應用于藥廠(chǎng)空調系統具無(wú)其他方法替代的優(yōu)勢,開(kāi)發(fā)這一市場(chǎng)應用的臭氧企業(yè)因此獲的良好的回報。只是隨市場(chǎng)成熟競爭日益加劇,而隨藥廠(chǎng)的改造接近完成,該市場(chǎng)域塊也趨飽和。
. 衛生消毒應用
.1臭氧在衛生消毒的主流市場(chǎng)-醫院消毒領(lǐng)域一直沒(méi)有大的*。在衛生消毒規范中臭氧是作為一項非主要的氧化性消毒劑來(lái)介紹,其原因在于臭氧用于醫院消毒方面存在的一些不利特性,如對金屬和物品的腐蝕、消毒效果受有機物影響嚴重、使用較不方便成本較高等,而且現也已有許多較新的消毒劑和消毒方式競爭,如穩定型二氧化氯、過(guò)氧化氫發(fā)生器、等離子體消毒、高氧化還原水消毒、電解水消毒等,各具特性。利用臭氧的*特性開(kāi)發(fā)的消毒方式或產(chǎn)品,是在醫院消毒領(lǐng)域競爭的有效方法。如有企業(yè)開(kāi)發(fā)的醫院‘床單位消毒器,利用臭氧的氣體特性,將醫院的被褥、床墊裝如密閉塑料袋后加壓諸如臭氧氣消毒,解決了醫院被褥難消毒處理的問(wèn)題,床單位消毒器并且該方法很難被其他消毒方式替代。
2臭氧在食品工業(yè)用于對車(chē)間、生產(chǎn)用水、用品器皿的消毒殺菌是一個(gè)比較有前途的應用領(lǐng)域。自1997年美國FDA公告EPRI專(zhuān)家委員湖的結論,承認臭氧應用于食品過(guò)程符合GRAS(通用安全標準),臭氧可作為無(wú)限制的添加劑應用于食品業(yè),臭氧在世界食品加工領(lǐng)域的應用得以快速發(fā)展,成為標準的冷殺菌技術(shù)之一,可喜的是,一些外向型的國內食品企業(yè)也已開(kāi)始應用對生產(chǎn)環(huán)境和工藝過(guò)程進(jìn)行殺菌?;诔粞鯕⒕夹g(shù)已被認定未無(wú)安全性危害、*的無(wú)殘留特性以及與其他食品業(yè)殺菌方法相比的方便性、廣適性、故在該市場(chǎng)領(lǐng)域不至面臨其他消毒產(chǎn)品的激烈競爭,隨食品工業(yè)的發(fā)展,臭氧冷殺菌技術(shù)預計有很大市場(chǎng)空間。
可能的應用如下: 生產(chǎn)車(chē)間空氣殺菌及表面消毒。
生產(chǎn)用水凈化。如用臭氧水對食品原料沖洗。
冷庫消毒。
果蔬儲藏保鮮。
生產(chǎn)用具、工作服等消毒。
1.民用、家用應用 基于臭氧在工業(yè)和行業(yè)應用開(kāi)發(fā)方面的困難,許多臭氧企業(yè)開(kāi)發(fā)民用市場(chǎng)的臭氧產(chǎn)品,但因應用技術(shù)開(kāi)發(fā)的缺乏,臭氧家電的定位不當或虛假定位,造成許多企業(yè)的損失: 1.1空氣凈化消毒 雖然SARS期間的恐慌心理使得很多家用臭氧消毒機獲得好的銷(xiāo)售業(yè)績(jì),但應用臭氧對民用環(huán)境空氣進(jìn)行消毒凈化還是一個(gè)可疑的市場(chǎng)定位。
按衛生規范,臭氧空氣消毒濃度為20-30ppm,消毒時(shí)間0.5小時(shí),而人的環(huán)境中臭氧濃度不能高于0.1ppm,二者相差200-300倍,因此凈化處理時(shí)不能人機并存。民用環(huán)境中的空氣凈化需要連續式、人機并存式凈化消毒技術(shù),這方面已用許多很好的技術(shù)產(chǎn)品如高壓靜電、等離子體、納米光觸媒等。
民用空氣凈化市場(chǎng)在國內還是個(gè)開(kāi)發(fā)中的市場(chǎng),據預測該領(lǐng)域市場(chǎng)空間巨大,許多高壓景點(diǎn)、等離子體、光觸媒產(chǎn)品企業(yè)正在對市場(chǎng)進(jìn)行開(kāi)發(fā)投入。高壓靜電技術(shù)、等離子體技術(shù)與臭氧發(fā)生技術(shù)有技術(shù)同源性,愿意開(kāi)發(fā)空氣凈化市場(chǎng)的臭氧企業(yè)大可以開(kāi)發(fā)那磊技術(shù)產(chǎn)品。當然對小空間用臭氧進(jìn)行高濃度空氣和表面消毒存在較大的家用衛生市場(chǎng),如消毒碗柜,但主要由大型家電企業(yè)開(kāi)發(fā)與競爭,技術(shù)型臭氧企業(yè)只為其提供臭氧元件。
1.2果蔬凈化 根據我們測試,使用普通家用臭氧機在水中曝氣,能達到的臭氧水濃度zui高為0.2-0.3mg/l,這種濃度下臭氧對各種農藥去除基本無(wú)效果。法國B(niǎo)uescher等人的測試顯示,對容易取出的有機磷農藥,臭氧濃度要達5-10mg/l作用10-15分鐘才能有滿(mǎn)意的去除,而對有機氯農藥,在20mg/l臭氧水下作用15分鐘也才有50%去除,這是對農藥水溶液的臭氧處理而言,而對果蔬表面殘留農藥處理,只要超過(guò)濃度1-2mg/l臭氧水的浸泡會(huì )使果蔬漂白并且嚴重破壞營(yíng)養,故是不適用的。經(jīng)我我們與農科院植保所多次測試,去除黃瓜表面有機磷農藥,0.4mg/l左右的臭氧水浸泡15-30分鐘與自來(lái)水浸泡同樣時(shí)間效果接近,50-60%的去除率,用工藝比較復雜的臭氧氧化技術(shù)處理,對表面農殘去除改進(jìn)不大,用洗潔精效果也類(lèi)似,去除效果的方法使用熱水炒,能達90%以上。因此,用臭氧清除果蔬表面農殘,技術(shù)的適宜性、有效形式很可疑的,并且臭氧氧化農藥產(chǎn)生的反應物質(zhì)的毒性缺少可靠的檢測以確定不會(huì )產(chǎn)生新的危害。事實(shí)上,許多凈菜加工企業(yè)購買(mǎi)的臭氧處理設備多被廢置,市場(chǎng)上的各類(lèi)果蔬凈化機除臭氧水消毒的功能真實(shí)外,因其凈化功能缺少可靠性和沒(méi)有公論,其市場(chǎng)也是邊緣性的。
1.3生肉凈化 市場(chǎng)上有用臭氧處理生肉去除瘦肉精的宣傳與演示,其實(shí)臭氧處理只涉及物體表面,宣稱(chēng)臭氧能去除生肉內部的化學(xué)物質(zhì),技術(shù)上是自欺的,銷(xiāo)售上是欺人的。并且,因臭氧作為強氧化劑,與生肉表面的脂肪、蛋白質(zhì)等有機物的氧化反應產(chǎn)生了各種中間態(tài)物質(zhì),*可能對人體存在毒性。臭氧企業(yè)若未對反應產(chǎn)物經(jīng)認真毒性測試而指導用戶(hù)用臭氧機對生肉進(jìn)行處理食用,將冒較大的安全風(fēng)險。
2. 水處理應用 *,水長(cháng)的臭氧處理使臭氧設備尤其是大型臭氧設備的核心市場(chǎng),許多大型水廠(chǎng)、院校和研究機構正研究臭氧矗立在當地水質(zhì)條件下的應用工藝和技術(shù),現在主要集中在臭氧預處理工藝和臭氧活性炭工藝,一些臭氧企業(yè)也在開(kāi)發(fā)適于水廠(chǎng)的大型臭氧機,希望在市場(chǎng)成熟時(shí)分一杯羹。但在國外水務(wù)企業(yè)開(kāi)始投資國內水廠(chǎng)、國外大型臭氧技術(shù)進(jìn)入開(kāi)拓國內市場(chǎng)時(shí),在水廠(chǎng)改造的市場(chǎng)逐步成熟過(guò)程中,國內臭氧企業(yè)已未成熟的大型臭氧技術(shù)、未長(cháng)大的企業(yè)規模進(jìn)入競爭,其效果是可疑的。
立足于現有技術(shù)條件,開(kāi)發(fā)中小規模水處理的應用技術(shù)和市場(chǎng)開(kāi)發(fā),對大部分臭氧企業(yè)是更適當選擇: 2.1游泳池水處理 游泳池循環(huán)水用臭氧消毒無(wú)疑比氯消毒對人體健康具大的優(yōu)勢,除不產(chǎn)生三氯甲烷等有害物外,也大大提高水體感官度。臭氧消毒應用工藝有標準設計,幾百克的臭氧機國內企業(yè)生產(chǎn)也不困難。沒(méi)有形成市場(chǎng)規模的原因
1.衛生部門(mén)檢測游泳池水要測余氯,因此臭氧消毒的游泳池還必須投氯,雖然投氯量可減少2/3,臭氧不能*替代氯。
2.許多游泳池不規范操作水循環(huán)系統,為省錢(qián)盡可能不運行,往池里直接投氯,而臭氧處理,若循環(huán)水不運行,則臭氧消毒無(wú)法進(jìn)行。
3.一般認為臭氧處理成本高。
4.臭氧企業(yè)在該領(lǐng)域市場(chǎng)開(kāi)拓不夠。 許多國內臭氧企業(yè)已可以生產(chǎn)低成本、高可靠性、幾百克級的臭氧機,隨市場(chǎng)的成熟,只要加強開(kāi)拓宣傳,國產(chǎn)設備是有條件以成本優(yōu)勢競爭游泳池水處理市場(chǎng)的。
2.2 漁業(yè)水處理 水產(chǎn)養殖業(yè)的臭氧處理是水產(chǎn)養殖的一種新技術(shù)。在循環(huán)水工廠(chǎng)化養漁場(chǎng)和育苗用水消毒處理中,臭氧消毒與紫外線(xiàn)消毒一直是二種競爭性技術(shù),但隨著(zhù)臭氧在養殖水處理應用技術(shù)的成熟,用戶(hù)選擇臭氧處理日增。
臭氧處理比紫外線(xiàn)消毒在漁業(yè)水處理中的優(yōu)勢:
1.臭氧能去除藻類(lèi),紫外線(xiàn)有時(shí)從盡藻類(lèi)生長(cháng)。
2.臭氧處理同時(shí)能降低亞硝氮和有機物,紫外線(xiàn)不能。
3.臭氧處理對水質(zhì)清澈度要求比紫外線(xiàn)寬。
4.純氧源臭氧處理同時(shí)對水體增氧。 臭氧具有強烈的殺菌作用,但其過(guò)量殘留對養殖的魚(yú)也有損害,為此必須通過(guò)后處理將臭氧或臭氧合成物去除后再用于養殖用水。特別是海水臭氧處理時(shí),海水中含有各種微量元素,其中含有的溴、氯、碘、鐵、錳等離子都能被臭氧及其分解產(chǎn)生的強氧化劑氧化而生成氧化性物質(zhì)(OPO),臭氧處理海水產(chǎn)生OPO的現象,是海水臭氧處理區別于淡水臭氧處理的一個(gè)顯著(zhù)特點(diǎn)。經(jīng)測試,同樣投加量的臭氧在淡水中何在海水中對細菌殺滅效果大致相同,因此可以判定OPO與臭氧的殺菌能力相當。殘留的臭氧或OPO物資對生物體有毒性,必須去除,OPO的半衰期比臭氧長(cháng)得多,故海水處理的復雜性更大。 在苗種生成的養殖水處理和工廠(chǎng)化養殖循環(huán)水處理的實(shí)際處理中,對不同的養殖品種必須使用不同的處理工藝和工作條件。我們與水產(chǎn)科研究機構合作,將臭氧處理技術(shù)應用于鮑魚(yú)育苗、對蝦育苗、貝類(lèi)凈化、鱘魚(yú)育苗、松江鱸魚(yú)育苗、養蝦工廠(chǎng)、養魚(yú)工廠(chǎng)、藻類(lèi)培養等,反復實(shí)踐,開(kāi)發(fā)了相應的工藝流程和工況等應用技術(shù),故能取得比紫外線(xiàn)更好的應用效果。
2.3工業(yè)循環(huán)水處理 現有工業(yè)循環(huán)冷卻水中大量使用化學(xué)藥劑成本較高,其排放對環(huán)境也造成威脅。在冷卻水穩定劑的研發(fā)中,臭氧處理是有希望取代化學(xué)法的新型技術(shù)之一,報道中,國外一些公司對此作下了不少的技術(shù)研究和應用,如美國全國水處理公司用臭氧作為*的處理藥劑來(lái)替代其他藥劑用于工業(yè)循環(huán)冷卻水處理,能阻垢、緩蝕、殺菌,能使冷卻水在高濃縮倍數甚至零排污下運行,并成功處理了130多座系統。國內有些單位如請化做過(guò)這方面的課題研究,但需進(jìn)一步研究確定臭氧冷卻水的水質(zhì)條件、溫度范圍、對中間產(chǎn)物的分析、臭氧處理法的工程評估和成本分析與其阻垢、緩蝕技術(shù)的復合等應用技術(shù)方面的問(wèn)題。 該領(lǐng)域存在比較大的潛在市場(chǎng),但需要在應用技術(shù)和工藝條件方面增加研究投入。我們也在近期正與其他單位一起開(kāi)發(fā)臭氧-超聲波用于閉式循環(huán)冷卻水處理的工藝。
2.4 廢水處理 臭氧在廢水處理中作為消毒劑使用面臨很大競爭,各種氯制劑、二氧化氯、過(guò)氧化氫、紫外線(xiàn)等,與一些常規方法比以設備成本和操作成本論臭氧處理都存在很大劣勢。但在某些化工廢水中,利用臭氧作為強氧化劑,或者是用臭氧的氧化技術(shù)應用于難降解有機廢水,是一些國內外機構的研究課題。各種臭氧氧化技術(shù)和氧化技術(shù)如UV/O3H2O2/O2、O3/催化劑、UV/O3/H2O2適應于處理各種不同的難降解有機廢水,如美國環(huán)保局規定,UV/O3為處理多氯聯(lián)苯的*實(shí)用技術(shù)。國內一些院校對臭氧氧化技術(shù)的應用研究可能對臭氧企業(yè)開(kāi)辟新的市場(chǎng)領(lǐng)域。
3. 工業(yè)氧化應用 利用臭氧的強氧化性應用于工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)中以提高產(chǎn)品的質(zhì)量或特性,其工藝是企業(yè)的專(zhuān)有的保密技術(shù),如在紙漿漂白、碳黑處理等領(lǐng)域。近年一個(gè)新領(lǐng)域是在塑料復合膜的復合工藝中使用臭氧氧化替代空氣氧化,因包裝和復合材料業(yè)巨大的市場(chǎng)規模使得臭氧在此領(lǐng)域的開(kāi)發(fā)應用前景誘人。國外的研究表明,在薄膜的復合工藝重視用臭氧氧化能大大增加復合強度,提高復合膜品質(zhì),同時(shí)也能減少粘合劑使用量,降低擠出溫度。國內的一些薄膜產(chǎn)品企業(yè)已有應用臭氧處理工藝的生產(chǎn)線(xiàn),但對于不同的復合薄膜品種,臭氧處理的濃度、時(shí)間等應用技術(shù)條件需要優(yōu)化研究。臭氧企業(yè)可以增加在這方面的開(kāi)發(fā)投入而成為該領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)技術(shù)持有者。
4. 農業(yè)應用
4.1 臭氧用于農業(yè)大棚的病害防治已有個(gè)別臭氧企業(yè)做出嘗試,但商缺系統性的應用技術(shù)研究。綠色農業(yè)、有機農業(yè)的發(fā)展需要對病蟲(chóng)害防治采用傳統的化學(xué)農藥以外的技術(shù)和手段,農業(yè)植保界迄今還沒(méi)找到可靠的、可大規模應用的方法。國內應用臭氧對食用菌培育的研究表明臭氧對食用菌的生長(cháng)環(huán)境的精緩可大大提高食用菌的生長(cháng)速度和品質(zhì),顯示出臭氧在潮濕、較封閉的農業(yè)溫室環(huán)境中有良好凈化消毒作用,也有可能使其應用于各種農業(yè)大棚。
但我們的實(shí)驗表明,臭氧大規模應用農業(yè)大棚生產(chǎn)還需解決以下應用技術(shù)方面的問(wèn)題: 4.1.1對不同大棚作物如黃瓜、西紅柿等需研究對其產(chǎn)生有害影響的不同臭氧濃度和作用時(shí)間。
4.1.2對不同的溫室病害如白粉病、霜霉病、灰霉病、根腐病等須確定有效防治的不同的臭氧濃度魚(yú)作用時(shí)間。
4.1.3研究不同時(shí)段臭氧處理,如早上、中午、晚上,對作物和病害的不同影響。日照下和陰天臭氧處理的效果也有很大區別。
4.1.4臭氧處理的不同方式,如用臭氧水噴灑和臭氧氣體直接作用,其效果差別也很大。
4.1.5在作物的不同生長(cháng)階段,如苗期、成熟期,臭氧的作用濃度和方式也有很大不同。
4.1.6無(wú)土栽培和普通栽培的臭氧處理方法存在很大差別。 不言而喻,農業(yè)植保的臭氧處理需在應用技術(shù)和方法研究方面耗費很大的時(shí)間和投入,但農業(yè)市場(chǎng)的巨大和農產(chǎn)品綠色化的明顯趨勢也可能使投入的企業(yè)獲得可觀(guān)的回報。
4.2 在集約式畜牧養殖場(chǎng)中,臭氧消毒除臭更是一種有前途的手段。我們在雞舍的測試表明,使用臭氧定期消毒以控制環(huán)境中的細菌繁殖和除臭,可使肉雞在整個(gè)生長(cháng)期無(wú)病,對雞的生長(cháng)也無(wú)影響。但開(kāi)發(fā)畜牧市場(chǎng)尚有以下問(wèn)題:
4.2.1在臭氧處理環(huán)境中生長(cháng)的雞在分欄后很易生病,故須對整個(gè)雞場(chǎng)以及雞從孵化到宰殺的整個(gè)過(guò)程的生長(cháng)環(huán)境進(jìn)行處理控制。
4.2.2對畜牧養殖的臭氧處理還需做出工程評價(jià)及經(jīng)濟分析。
4.2.3臭氧長(cháng)期使用對較長(cháng)生命期的如蛋雞的影響需要評估。
4.2.4養雞場(chǎng)近年的低效益影響對新設備和技術(shù)的投資能力。
5. 結論 臭氧企業(yè)應選擇專(zhuān)門(mén)的行業(yè)和市場(chǎng)領(lǐng)域,研究在該領(lǐng)域的應用技術(shù)專(zhuān)有技術(shù),作為企業(yè)生存發(fā)展的基點(diǎn);總體而論,臭氧水處理的應用市場(chǎng)遠大于空氣處理;在空氣凈化、處理、消毒領(lǐng)域,存在許多與臭氧技術(shù)同源性的更具優(yōu)勢的技術(shù),臭氧企業(yè)大可相那些技術(shù)領(lǐng)域擴展;單一的臭氧家電產(chǎn)品,其應用技術(shù)和市場(chǎng)基礎是可疑的;無(wú)專(zhuān)業(yè)應用技術(shù)基礎的中小規模臭氧企業(yè),其生存空間會(huì )漸趨消失。
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