臭氧水一体机（电解臭氧水机）检测报告

臭氧水一体机检测报告

送检单位：南京泰康环保科技有限公司

送检型号：TK-DJ-S4型送检时间:2018年2月23日

受理单位： 南京大学生命科学学院

微米气泡臭氧水产生、稳定性和杀菌研究

研究目的：确定微米气泡臭氧水中臭氧浓度和稳定性；研究臭氧水杀灭代表性微生物类群的能力，即臭氧浓度-作用时间-杀菌率三者的相关性，为进一步在实际洗衣机中开展杀菌实验奠定基础。

研究方法

一、微米臭氧水的产生和稳定性研究

1、微米气泡臭氧水产生装置

本次研究中采用的臭氧水由南京泰康环保科技有限公司TK-DJ-S4型电解臭氧水一体机产生。

图1 TK-DJ-S24型电解臭氧水一体机（左：正面；中：背面；右：水槽）

2、微米气泡臭氧水中臭氧浓度测定

取20% KI溶液20 mL加入碘量瓶中，量取200ml臭氧水加入并混匀。再加入3 mol /L H₂SO₄ 5mL，摇匀，静置10 min后，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定，待溶液呈浅黄色时加入5 g/L淀粉溶液1mL，迅速滴定至颜色消失。记录Na₂S₂O₃标准液消耗量，并做空白校正。每个样品测定3次重复，取平均值，计算臭氧水中臭氧浓度。

3、臭氧水中臭氧的产生曲线：构建臭氧水中臭氧浓度曲线，同时测定臭氧水生成过程的温度和pH变化。

4、臭氧水稳定性：制备最佳浓度臭氧水后，放置不同温度（20℃，30℃，40℃）、不同pH（5.98，7.0，8.2）和不同时间（5min，10min, 15min，20min）后，取样测定臭氧水中臭氧浓度，建立微米气泡臭氧水中时间-温度和时间-pH稳定性曲线。

5、洗涤剂对臭氧水稳定性：制备最佳浓度臭氧水后，添加适量洗涤剂和不同浓度硅酸钠（0.5%，2%）和硫酸钠（0.5%，2%）混合，不同时间取样测定对臭氧水稳定性影响。

6、非循环工作状态下臭氧的产生曲线。

二、微米臭氧水杀菌研究

1、杀菌实验微生物：大肠杆菌ATCC8099；金黄色葡萄球菌ATCC6538P；铜绿假单胞菌ATCC9027；枯草芽孢杆菌黑色变种ATCC9372；白色念珠菌ATCC 10231；黑曲霉ATCC16404。

2、杀菌测试流程——采用最小抑菌浓度法（MIC）

2.1 制备工作液：初始臭氧水测定浓度后，作为工作原液。然后用培养基进行2×梯度稀释，往下操作设置5个浓度梯度；

2.2 每只工作液试管中接入菌液0.1mL（浓度为10⁴细胞／mL），与臭氧水作用10 min后，取1 mL，加入9 mL中和剂（含有0.5%Na₂S₂O₃的PBS溶液）终止反应，30℃（霉菌）/37℃（细菌）下培养，24 h和48 h各观察1次，观察微生物生长；

2.3 MIC确定：在一系列试管中，没有出现微生物生长的最小浓度，即为MIC；

2.4 消毒效果评价：利用平板计数（取0.1mL涂布平板）验证杀菌效果。

研究结果

一、微米臭氧水的产生和稳定性研究

1、臭氧水的产生

装置运行后，分别于5 min、10 min、1 5 min和30 min取样分析臭氧水中臭氧浓度，结果见表1和图2。

表1 臭氧水生成曲线（两次实验结果）

图2 臭氧水生成曲线

                      同时，测定了随时间臭氧水的温度和pH变化，结果见图3。

                               图3 臭氧水生成过程中温度（左）和pH（右）变化曲线

研究结果表明，臭氧浓度随时间先升高后降低，设备工作10min时产生的臭氧浓度达到最高，确定臭氧发生器最佳工作时间为10 min；装置工作过程中，生成的臭氧水温度逐渐升高，pH保持稳定（7.4）。

2、臭氧水稳定性

2.1 时间稳定性

    采用工作10min的臭氧水（浓度最高）做稳定实验。采集臭氧水后，室温放置5min，10min, 15min，20min后，测定臭氧水中臭氧浓度，结果见图4。

图4 臭氧水的时间稳定性

研究结果表明，随放置时间增长臭氧浓度逐渐下降。5min内下降了24.1%，10min内下降了33.7%，15min时下降了55.9%，20min时下降了69.2%。经过拟合，确定臭氧水半衰期为13min。

2.2 温度稳定性

采集10min的臭氧水后，分别在20℃，30℃，40℃放置5min和10min后，测定臭氧水中臭氧浓度，结果见图5。

图5 臭氧水的温度稳定性

研究结果表明，随温度增加，臭氧稳定性下降。

2.3 pH稳定性

采集10min的臭氧水后，分别在pH5.98、pH7和pH8.2放置5min和10min后，测定臭氧水中臭氧浓度，结果见图6。

研究结果表明，不同pH下臭氧水浓度稳定性变化趋势相似。在pH 5.98时，臭氧产生效果最好，随pH升高臭氧浓度逐渐降低。

图6 臭氧水的pH稳定性

2.4 洗涤剂对臭氧水稳定性的影响

    采集10min的臭氧水后，添加适量洗涤剂和硅酸钠（0.5%，2%）和硫酸钠（0.5%，2%）后，放置5min和10min，测定臭氧水中臭氧浓度，结果见图7。

图7 洗涤剂（左）和硅酸钠、                                          硫酸钠（右）对臭氧浓度影响

研究结果表明，臭氧含量明显低于未添加洗涤剂组；洗涤剂中添加的硅酸钠可能会与臭氧发生反应，使臭氧浓度显著降低。

三、非循环工作状态下臭氧的产生曲线

在非循环条件下不同时间采集了臭氧水样品，测定浓度结果见图8。

图8 非循环臭氧水生成曲线

研究结果表明，臭氧平均浓度为2.95 mg/L，低于循环系统臭氧产生效率。

研究结论如下：

1、臭氧发生器最佳工作时间为10 min；

2、臭氧降解速率较快，建议整个杀菌过程在10min以内完成；

3、从温度、pH稳定性分析，目前的洗涤条件对臭氧的作用影响不大；

4、添加洗涤剂对臭氧含量影响较大，不建议将杀菌步骤设置在洗涤环节；

5、臭氧水非循环情况下15 min内4次测定结果差距不大，平均浓度约为3 mg/L。

二、微米臭氧水杀菌研究

    装置工作10min后，获得了最高浓度的臭氧水为原液，臭氧浓度为13.44mg/L（该浓度在后期实验中校正，实际约为8 mg/L左右）。设置4组对照：1、无菌水+菌液（阳性对照）；2、中和剂+臭氧水+菌液；3、培养基+菌液（阳性对照）；4、臭氧水+无菌培养基（阴性对照）。

    4个对照实验结果表明，中和剂对臭氧水有良好的中和作用，采用该中和剂进行杀菌实验是合适的；阴性对照组没有微生物生长，说明实验过程控制良好。

1、杀菌实验：工作10min得到的原液采用无菌水二倍梯度稀释实验结果见表2-表6。

表2 臭氧水对金黄色葡萄球菌的杀菌效果

表3 臭氧水对大肠杆菌的杀菌效果

表4 臭氧水对铜绿假单胞菌的杀菌效果

表5 臭氧水对枯草芽孢杆菌的杀菌效果

表6 臭氧水对白色念珠菌的杀菌效果

从以上实验结果中发现，多数情况下都只有原液能够完全杀菌微生物，而稀释后效果并不理想。

2、改进了研究方法，直接通过缩短时间，得到浓度更低的臭氧水，进一步做杀菌实验，结果见表7-表8。

    （1）工作时间为5min，臭氧水浓度为7.62mg/L。

表7 臭氧水（7.62mg/L）对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的杀菌效果

（2）工作时间为2.5min，臭氧水浓度为4.40mg/L。

表8 臭氧水（4.40mg/L）对微生物的杀菌效果

从以上实验结果中发现，当浓度进一步下降时，对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和铜绿假单胞菌都有很好杀菌效果，但对芽孢杆菌较难杀灭。

3、进一步采用非循环工作方式获得不同浓度臭氧水，进行杀菌实验，结果见表9-表14。

    （1）非循环系统工作5 min，臭氧水浓度：2.14 mg/L。

表9 臭氧水（2.14mg/L）对微生物的杀菌效果

图8 臭氧水（2.14mg/L）对微生物的杀菌效果—平板照片

上排：实验组    下排：对照组

（2）臭氧水浓度：1.08 mg/L。

表10 臭氧水（1.08mg/L）对微生物的杀菌效果

图9 臭氧水（1.08mg/L）对微生物的杀菌效果—平板照片

上排：对照组    下排：实验组

（3）臭氧水浓度：0.77 mg/L。

表11 臭氧水（0.77mg/L）对微生物的杀菌效果

（4）臭氧水浓度：0.27 mg/L。

表12 臭氧水（0.27mg/L）对微生物的杀菌效果

（5）臭氧水浓度：0.125mg/L。

表13 臭氧水（0.125mg/L）对微生物的杀菌效果

（6）臭氧水浓度：0.07mg/L。

表14 臭氧水（0.07mg/L）对微生物的杀菌效果

4、以上杀菌过程都对黑曲霉效果较差，为了验证是否是黑曲霉菌株的问题，做了新洁尔灭杀菌实验，表明新洁尔灭对黑曲霉有较强抑制作用，排除菌种本身问题，说明臭氧水杀菌方式对杀灭黑曲霉需要更高的浓度。

5、根据以上实验结果，给出的微米臭氧水建议杀菌工作浓度为：

表15 微米臭氧水建议杀菌工作浓度

研究结论如下：

    1、培养基中有机质会影响臭氧水的杀菌效果，建议将杀菌环节设置在洗涤后环节；

    2、通过非循环方式生产臭氧水对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、铜绿假单胞菌、白色念珠菌具有抑菌效力，对黑曲霉及枯草芽孢杆菌无明显抑制效果，可能需要提高浓度。