臭氧技术应用研究

概 述

臭氧（又名三子氧）分子式O3，分子量48.00；是氧的同素异形体，由三个氧原子构成，臭氧是一种强氧化剂，其氧化还原电位仅次于氟，居第二位。臭氧广泛存在于自然界中。雷雨过后的空气有一种“清新”的感觉便是因为雷雨作用于空气产生臭氧。臭氧有很高的能量，所以很不稳定，在常温、常压下分子结构易变，很快自行分解为氧（O2）和单个氧原子（O）。后者具有极强的氧化作用。臭氧的半衰期为22~25分钟。

臭 氧 灭 菌 作 用 机 制

臭氧的灭菌机制及过程：类属于生物化学氧化反应。臭氧氧化分解了细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶。也可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA，蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏。还可以渗透胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，使细胞发生通透性畸变，导致细胞的溶解死亡。并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子、噬菌体、枝原体及热原（细菌病毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭亡。综观无菌技术对微生物作用的原理可分为抑菌、杀菌和溶菌三种。应用臭氧作灭菌剂是属于溶菌。

臭氧是一种广谱高效灭菌剂

“臭氧消毒、杀菌效果好，又有除臭防腐的作用，使用后不会残留有害物质，是一种很好的消毒方法。”
广谱性:“空气中含有一定浓度的臭氧（2~15ppm），对细菌、病毒等微生物内部结构有极强的氧化破坏性，可达到杀灭细菌繁殖体、芽胞、甲乙型肝炎病毒、真菌和原虫胞囊等各种细菌，还可以破坏肉毒杆菌的毒素及立克次氏体等。同时，臭氧还具有很强的除霉、腥、臭等有机异味的功能，对中药材及其他原辅材料的防霉、防虫蛀等有明显的作用。对空气净化设备、过滤系统、介质过滤材料具有防霉变、防堵塞的效果，延长其使用寿命。还可能对设备、器皿、包装材料、卫生包布、工作服等进行消毒灭菌剂，还可以减少空气中悬浮的气溶胶粒子，提高空气中的洁净度。
高效性：臭氧是一种高效灭菌剂，国际卫生组织对消毒灭菌剂的功效，曾归纳比较，臭氧与基佗杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果为：最好的是臭氧（O3），次之为次氨酸（HCLO）>二氧化氯（CLO2）>银离子（Ag+）>次氯酸根（CLO）>高铁酸盐（Fe3+）>氯胺（NHCLg）。臭氧灭菌速度较氯快600~3000倍，能杀灭氯所不能杀灭的病毒和包囊（如陷胞子虫）。臭氧对易变、抗药性强的细菌、病毒、微生物及热原（内毒素）具有同样的灭杀和预防效果。

应用臭氧消毒灭菌安全可靠经济简便无残余污染

过去常见的消毒灭菌方法有紫外线灯照射，过氧乙酸、甲醛、环氧乙烷等化学气体蒸蒸消毒、剂喷洒、高温杀灭等。
常规消毒灭菌方法的缺点：清洁和灭菌是驱除微生物污染的主要手体段，但必须保证清洁及灭菌的彻底性。以往清洁与灭菌往往是联系在一起，总是在清洁之后再进行消毒，流水线结束后再次清洁，相当麻烦。应用紫外线照射法，采用的紫外线灯管会随使用时间的增加而减退，因而杀菌能力也不断减退；紫外线穿透能力极弱，因崦有死角，杀菌作用随菌种的不同而产生很大的差异如杀霉菌的照射量要比杀杆菌增加40~50倍；同时湿度对灭菌效果影响很大。采用化学药剂熏蒸和流水线剂喷洒，有残余污染外需定期进行验证和定期进行环境污染情况监测。
臭氧消毒灭菌高效彻底：臭氧发生器是以空气为原料，不需要其他任何辅助材料和添加剂。工作时间生一定量的臭氧，在相对密闭的环境下，扩散均匀，包容性好，克服了紫外线杀菌存在诸多死角的固有缺点，可达到全方位、快速、高效的消毒灭菌目的。已为国内多家大型制药厂的使用实践（效果检测）所充分证明。对应用臭氧和紫外线照射在洁净室灭菌效果的验证，可按常规进行。建议在臭氧发生器和紫外线灭菌结束3~5小时后进行空气采样对比实验。
臭氧灭菌的高洁净性：应用臭氧灭菌是取之于自然，作用后又自行还原于自然，臭氧快速自然分解为氧的特性，是臭氧作为消毒灭菌剂的独特优点。臭氧在生物氧化灭菌 过程中多余的氧原子会自行重新结合成为普通分子（O2）不存在任何有毒残留物故称无污染消毒剂。
操作方便使用经济：南京国力臭氧应用设备有限公司生产的臭氧系列设备都设有时间定时器。（电脑计时、数字显示或程序控制，可根据灭菌的需要设制时间开关）。根据消毒灭菌的要求和体积，确定臭氧发生器的型号和臭氧发生量，并通过验证检查细菌数来确定灭菌时间。灭菌时，直接奖臭氧发生器置于无菌室内或HVAC系统中，设置开机时间即可。使用操作方便，对空气中的浮游菌灭活所需臭氧的浓度很低，一般只需要2~4ppm，对物体表面沉降菌落即代替传统化学熏蒸大消毒也只需要10~15ppm左右（10~15万分之一），由于灭菌过程时间短，正确使用不足以构成对物体腐蚀的条件。应用臭氧发生器消毒灭菌，运行费用也很低，如1000m3无菌室灭菌一次，耗电量仅1.5千瓦时（1.5度）。
性能稳定寿命长：国力公司生产的臭氧发生器核心部件——臭氧发生管，是运用先进的电真空技术和电子在特定条件下“雪崩”放电的原理研制而成，利用2000伏电场产生等离子体，使空气中氧分子（O2）在等离子体中反应。因此较其他类型臭氧发生器工作电压低，降低了热趋势态，保持性能稳定，运行3000小时后臭氧发生量衰退小于5%，有效寿命可达6000小时以上。

净化室的臭氧消毒灭菌方案

1、净化生产环境灭菌利用HVAC系统使用：根据洁净区的体积，选用GJF、GJF-F系列臭氧发生器，将主机设置在HVAC系统的送、回民主管道中或净化空调箱中中效过滤器后端的合适位置，电源控制系统置于机房内。消毒时关闭新风进口和回风对外排放阀门，使整个被消毒的洁净区空气通过净化系统风道形成内循环状态，每日作空气灭菌只需开机1~1.5小时，替代化学药剂蒸蒸大消毒及对物体表面、墙壁、地面和设备表面灭菌也只需开机2~2.5小时。此种方案的优点是：在被消毒的车间里不增加任何消毒设备，即可达到规范标准要求，保持良好的工作环境。
如果在HVAC系统的送、回风主管道中和净化空调箱中不便安装臭氧发生器设备，也可以选择安放在HVAC系统所控制的洁净区内任何一个具有送、回风口的洁净室内使用。利用净化循环风，将臭氧扩散到HVAC系统所控制的洁净区域。同样可以达到灭菌效果。
2、避部灭菌：制药业厂房的布局。根据产品的生产工艺，设计有净化空气对外直排或只设有净化新风的进口，没有回风口的车间，如果仅采用内循环方案灭菌，这些地方便是薄弱环节。因此可选用GYD、GYD-F系列臭氧发生器放置在该洁净室内，代替紫外线灯照射和化学熏蒸消毒，同样可以达到理想的灭菌效果。
3、灭菌传递窗：制药、生物制品等行业作为不同级别洁净室之间或洁净室与非洁净区之间小型货物传递，对有污染的原辅材料、包装材料、货物等在传递过程中短时间内达到消毒灭菌目的，可选用GC、GC-B臭氧灭菌传递窗替代普通的传递窗，可有效地减少洁净室的开门次数，杜绝物料在传递过程中对洁净室造成的污染。
4、臭氧常温消毒灭菌箱：对生产原辅材料、工装模具、馐材料、容器、工作服等灭菌，可根据不同材料、不同要求选用GMX-D、S、SB系列臭氧常温灭菌箱和臭氧灭菌烘干箱；对粉状、结合分体类原辅材料等灭菌，可采用GMX-FB常温负压（正压）脉动式臭氧消毒灭菌箱。该设备以真空压差吸引形式达到臭氧化气体渗透灭菌。
5、灭闭容器管道灭菌：对输液、输料管道、过滤系统、物料贮罐、反应罐等密闭容器消毒灭菌，可选用GS-P系列臭氧发生器，该机器是应用自备无油气泵制取百级净化压力空气输入臭氧发生室内，生产出300ppm以上浓度的臭氧化气体，导人需灭菌的设备及系统中进行灭菌，也可以应用于特殊要求环境如：冻干机和防爆环境等。该方法灭菌速度快、效果好、运行费用低，完全可以达到蒸气和化学药剂灭菌的效果。
6、臭氧水处理：制药生理用水、试剂、输液用水可应用GS-J系列臭氧发生器，作终端灭菌、净化；也可以用于管道、贮罐及过滤系统灭菌。