オゾンは、一般的に特殊化学物質として、酸化性能が強く、消毒、滅菌、防腐並び鮮度維持に優れた効果を持ちながら残留物が無という特徴で知られています。オゾンは空気原料で物理的に生産できるなどの特徴で世界範囲で独立した産業を形成しています。

「オゾン」という言葉は、「大気中のオゾン層の保護」を推進することで広く知られています。また、冷蔵庫用オゾン脱臭器やオゾン消毒食器棚などの家電製品の発売によりその応用は人々に益々知られるするようになっています。

1. オゾンの発見

オゾンには独特の生臭いがあり、それが新物質の発見に繋がりました。 1840年、ドイツの科学者シューベルは、モニモ科学アカデミーへの報告でオゾンの発見を発表しました。 電気分解や火花放電実験で発生する臭いが、雷後の空気中の魚臭と同じであることから、新物質による臭いであると判断し、その新物質をギリシャ語の「OZein」に基づいて「オゾン」と名付けました。

オゾンが正式に発見されてから60年の間に、世界中の科学者がオゾンの物理的および化学的特性を研究した上オゾンは三つの原子で構成されたことを確定しました。また、オゾン発生器、オゾンを人工的に生成するためのデバイス、およびオゾン応用試験の開発を実施しました。

2．オゾンの性質

オゾン「O3」は酸素「O2」の同素体で同じ構成元素を持ちながら異なる構成形態及び非常に異なる特性を持っています。 酸素とオゾンの主な物理的特性の比較を表1に示します。

オゾンは酸化力が強く、酸化還元電位はフッ素F2に次ぐものです。

3. オゾン応用技術の発展

オゾン応用の基礎はその強い酸化力と殺菌力の特性にあるのです。 早くても19世紀にはオゾンの強い酸化効果が認識され、オゾンが木材、わら、でんぷん、植物性色素、天然ゴム、脂肪、動植物油、アルコールエッセンスやその他の物質には酸化作用を持っていることが発見されましした。 1868年、ジェルベスはコールタール混合物をオゾンの酸化力で塗料やペイント製造に使える原料にしたオゾン応用技術で最初の特許を取得しました。 また、1873年には砂糖精製や亜麻仁の漂白にオゾンが使用されたことが報告されました。 過去100年間でオゾンア応用は多くの分野に浸透し、関連生産技術の発展に大きく貢献してきました。

オゾンの応用は水処理、化学酸化、食品加工、医療の4つの分野に分かれており、各分野での応用研究及び適用可能な機器の開発は高いレベルに達しています。

　　 表1．酸素とオゾンの主な特性

4．水処理関連応用

オゾンは水中で細菌、ウイルスなどの微生物に対する殺滅率が高く、速度が速く、有機化合物などの汚染物質の除去が徹底的で二次汚染が発生しないため、飲料水の殺菌消毒は現在のオゾン応用の最も主要な部門であり、水道業界はオゾンの最大市場である。

水源が有機化学工業製品に汚染されるにつれて、塩素消毒後にクロロホルム、ジクロロメタン、四塩化炭素などの塩素化有機物が発生し、これらの物質は発癌性があり、オゾン処理中の酸化作用は二次汚染化合物を発生しない。わが国のペットボトル入り水はオゾン殺菌浄化技術を採用するのが最も一般的で、積極的である。大まかな試算では、ミネラルウォーター、純水、クリーンウォーター工場は千社以上、約60%がオゾン殺菌技術を採用している。

アメリカは今世紀の70年代初頭に家庭下水を処理するためにオゾンを使用し始め、その主な目的は生物学的酸素消費量(BOD)と化学的酸素消費量(COD)を消毒して削減し、亜硝酸塩、懸濁物質、脱色物を除去し、本格的な生産アプリケーションのレベルに達しています。 日本では、水不足地域の排水をオゾン処理し、非食用水(再生水)としてリサイクルしています。

スイミングプールの水オゾン消毒は広く使用されており、その治療効果と利点が認められており、外国での用途は非常に一般的です。 中国の広州天河ナタトリウム、北京アジア競技大会村営東ナタトリウムなどはすべてオゾン消毒を使用しており、プールの水は透明で透明であるため、目、皮膚、髪の黄変を刺激する塩素消毒の問題を完全に解決します。

5.化学酸化

オゾンは、化学、石油、製紙、繊維、製薬、香料業界で酸化剤、触媒、精製剤として使用されています。 オゾンの強力な酸化能力は、オレフィンとアルキンの炭素鎖結合結合を容易に切断し、それらを部分的に酸化して新しい化合物に結合させることができます。中国のスパイス工場では、過マンガン酸カリウムなどの酸化剤の代わりにオゾンを使用しているため、製品の品質が向上し、コストが削減され、環境汚染が削減されます。多くの先進的なフレグランス合成・精製プロジェクトでは、オゾン技術が採用されます。

新素材である炭素繊維は、オゾン表面処理後に品質が向上します。 オゾン処理後、プラスチックフィルムの表面印刷と着色能力が向上しました。 パルプ漂白は、ノルウェーで生産検証段階に達しています。

オゾンは、生物学的および化学的に汚染されたガスの浄化に重要な役割を果たします。 オゾンは、毛皮、ケーシング、魚加工工場からの臭気、ゴム工場や化学工場からの汚染ガスを除去するために使用できます。 英国は、化学的に汚染されたガスを処理するための好ましい技術としてオゾンと紫外線の組み合わせを使用しており、一部のアプリケーションは良好な結果を達成しています。 中国の科学研究ユニットは、ゴムの加硫によって生成される汚染ガスを処理するためにオゾンを適用することに成功し、環境を浄化しました。

オゾンはマスタードガスなどの化学薬品を酸化・分解することができ、オゾン発生器は化学兵器汚染物質の特殊消毒装置として全陸軍科学技術進歩賞の二等賞を受賞しました。

オゾンは農薬の合成に触媒効果があり、一部の農薬の残留物は酸化および分解される可能性があります。 海軍医学研究所は、残留農薬汚染を除去するためのオゾンに関する詳細な研究を実施し、オゾンの良い効果を確認しました。

6.食品業界での応用

オゾンの強力な滅菌能力と残留汚染がないという利点により、食品業界で消毒、脱臭、カビ予防、保存に広く使用されています。

1904年には、牛乳、肉製品、チーズ、卵白などの食品の保存にオゾンが使用されたと報告され、1909年には、フランスのデポーニュ冷凍工場が正式にオゾンを使用して冷却された肉の表面を殺菌し、微生物の数を大幅に減らすことに成功しました。 1928年、イギリスは天津に「ホップキーエッグファクトリー」を設立し、その卵割りワークショップではオゾンを消毒に使用しました。 30年代の終わりまでに、米国の冷蔵卵バンクの80%にオゾン発生器が装備されていたため、卵の貯蔵期間が長くなりました。

特に、1997年4月、米国食品医薬品局(FDA)は、オゾンを「食品添加物」としての使用を制限していた規制を改訂し、オゾンを食品の加工および保管に使用せずに使用できるようにしたことは指摘する価値があります。 これは、オゾン技術の開発におけるマイルストーンです。

7. 医療応用

病棟や手術室の空気の消毒は各国はオゾンを促進する主な方向であり、多くの応用研究実験が行われています。 ドイツ、スイス、ロシア、フランス、イタリアの内科医や歯科医師は、口腔の不妊を維持するためのオゾン水による口腔手書きや歯科補綴物、がん治療のためのオゾンと放射線療法の併用、オゾン水を飲むこと、女性の病気の治療、オゾンガスを注入して瘻孔、痔核、静脈瘤などを治療するなど、長年にわたってオゾンを使用して治療を行ってきました。

環境保護オゾン技術製品の開発は環境を保護し、人々の生活の質を向上させるための重要な手段です。 私たちは、科学的な態度と方法を用いて、オゾン技術と成果を宣伝し、オゾンの評判を傷つけ、消費者の利益を害する行動を放棄する必要があります。

8．オゾン水の使いかた

９．オゾンガスの使いかた