オゾン発生器濃度測定方法と基準

標準：GB 28232-2011オゾン発生器安全と衛生標準CJT 3028.2-1994

オゾン使用中のオゾン濃度は消毒殺菌の効果に関係し、オゾン発生器消毒の重要な指標である。今では多くの企業が自分の感覚で制御しているが、これは非常に非科学的である。だからみんなはオゾン発生器を使う時厳格に国家基準に従って実行しなければならない。オゾンの濃度を計器で測定し、心の中で数えなければならない。オゾンの消毒の濃度基準を知らない場合は、専門の機関に相談したり、自分で実験をしたりして試験結果を得ることができます。現在流行しているオゾン濃度測定方法は、物理的方法、物理化学法、化学的測定法の3つに分けることができますので、参考にしてください。

物理的方法：物理的方法オゾンを分析する現在zuiで流行しているのは紫外線吸収法である。254 nmの波長に対するオゾンの紫外線特徴吸収の特性を利用して、ビル・ランバート（Beer-Lambert）の法則に基づいて製造された分析装置であり、適切な長さの吸収池を選択すれば、0.002 mg/m 3～5%（vol）濃度のオゾンを検出することができる。その線形は4〜5桁で良い。この方法はすでに我が国に環境空気中のオゾン測定の標準方法（GB 1/T 1154348）とされている。

紫外線吸収法は気体中のオゾン濃度を測定するだけでなく、水中に溶存するオゾン濃度を測定することもできる。

紫外線吸収法の機器は米国、同国、スイス、日本に製品がある。我が国の北京分析機器工場は1985年に米国Monit（MONITORLABS）社のML-8810型紫外吸収式オゾン分析器を導入し、環境測定に使用し、1992年以降は100 ppm、1000 ppmまで順次拡張した。北京超エネルギー自己制御実験技術研究所は1999年にZX-01シリーズ紫外線吸収式オゾン分析器を開発し、その測定範囲は0～10 ppm（環境測定用）、0～100 ppm、0～1000 ppm、0～10000 ppmから0～25000 ppmまでである。
紫外線吸収法の原理：放射線があるガスや液体に吸収されるのはランベルト・ビル（LambertBeer）の法則によって制御される：
I=Ioe-klc
式中：Io——入射光束の強度、
I：ビームが試料（気体又は液体）を貫通した後の強度、
l−試料を通過する光路の長さ、
c：試料内吸収物質の濃度、
k−吸収物質のこの光線波長に対する比吸収係数。
このような検出には、既知の波長における物質のk値の理解が必要である。
オゾン検出：オゾン吸収短波紫外領域（200〜300 nm）ハートレー波長帯域紫外光、253.7 nmにzui大吸収を持つ（図1）。この波長では、吸収係数値の範囲は303.9から313.2 cm-1・mol-1・L（273 Kと760 mmHg）であり、研究者はこの値が302.4 cm-1・mol-1・Lであることを確認した。
ブラウン・リューバー：ブラウン・リューバー分析器（旧連邦独ハンブルク）の動作原理を図2に示す。水銀ランプの放射は集光鏡で集光されて平行光束を形成し、皿を透過して光線受信器に照射され、一部の放射光線は分光鏡で参照検出用の別の光線受信器に屈折され、光強度は可変光欄で同じレベルに調整される。2つの光線受容器はブリッジ回路内に接続され、皿で吸収された光はブリッジ回路のアンバランスを引き起こし、1つのサーボモータはバランスを回復するために使用され、その補正動作範囲は光吸収と一致している。この計器には自動零点補償が入っている。空気中のオゾンを測定する時、1本の電磁弁を通じて不活性ガスを測定皿に導入し、水中のオゾンを測定する時、標準溶液を測定皿に注入する。

物理化学方法：インディゴ二スルホン酸ナトリウム（略称IDS）分光光度法
その原理はオゾンを含むガスが多孔質ガラス板のある吸収管の中で蘭色のIDS溶液を通過し、生成した溶液を分光広さ計で610 nmで測定し、計算によってオゾン濃度を得ることである。この方法は操作が複雑で、環境中のオゾン濃度を検出するために用いられるか、基準として物理方法機器（低濃度）を標定するために用いられる。
IDS法は、環境中のオゾン濃度を測定するための国家基準（GB/T 15437）にも定められている。
かがくはっこうほう
この方法は台の過剰なエチレン（またはNO）とオゾンを利用して化学発光を発生させ、光電子増倍管で発光光強度を受けてオゾンの濃度を算出する。この方法は前世紀の7、80年代に盛んで、かつて米国ERPに環境検査基準方法の一つとされていた。現在は紫外法に取って代わられている。

水中オゾン検出方法
水中溶存オゾン濃度の測定にはヨウ素量法と紫外線吸収法のほか、近年一般的に「膜電極」と呼ばれる電気化学的方法が採用されており、これは交換可能なオゾン浸透性半透膜を有するプローブとマイクロプロセッサからなる。測定時にプローブの敏感な部分をオゾン水に置き、陰陽極の間に固定分極電圧を加え、溶存したオゾンは半透膜を透過して陰極表面に到達し、還元され、オゾン濃度に比例する拡散電流を発生し、拡散電流の大きさは次の式で表すことができる：
I=KC
式中：I−拡散電流（A）、K−定数、C-O 3濃度（mg/L）
海外では各種半透膜材料、電極材料、電解質及び印加電圧電位の研究の後、電流の定常電圧の膜電極を製造し、線形と再現性が優れている。膜電極法は干渉防止能力が高く、感度が高く、レンジが広く、オンライン分析と制御に使用できる。上では、水中オゾン濃度を膜電極法を用いて分析する傾向が広がっている。米国のATI社、ROSEMOUNT社、スイスのROS社には膜電極罰オゾン分析器がある。
オゾン濃度単位
近年、我が国のオゾン産業は急速に発展し、製品の種類が多く、一部の製品は濃度を表現する単位の使用が混乱し、誤解されやすい。
ガス中オゾン濃度表示方法
1つは単位体積内に含まれるオゾンの質量数で表し、常用する単位はmg/L、mg/m 3、μg/m 3は質量濃度と略称し、それらの関係は：1 mg/L=103 mg/m 3=106μg/m 3
我が国の各種基準はすべて品質濃度を採用している。
もう1つは濃度単位としてppmまたはppbを用い、体積濃度と呼ばれる。ppm（partspermillion）単位とは、100万ガス体積中にオゾンを含む体積数を指し、米国、日本などで体積濃度を使用する習慣がある。1ppm=103ppb
しかしppb（partspermillion）の意味は明確ではない。米国とフランスでは、「billion」の意味は10億（109）、ppbは10億分の1（10-9）、英国とドイツでは、「billion」は兆（1012）であり、ppbは兆分の1（10〜12）を意味する。そのため、紛らわしい表現です。純粋化学と応用化学協会は1971年7月に「不適切な採用」を決定した。
わが国ではppbは一般的に10-9を指す。
体積濃度を表す体積パーセント（vol）とpphmもあり、それらの関係式は
1%（体積）=104ppm=106pphm=107ppb
2つの単位は、次の式で換算できます。
X(ppm)=40x/3xA（mg/m3）或A=3x/40x？X
式中：A――mg/m 3で表されるオゾン濃度
X――ppmで表されるオゾン濃度
M――ガスのモル量（オゾンは48）
22.4――NPT（標準状態、273 K、101.3 KPa、すなわち0℃、760 mmHg）のガスモル体積
例えば、大気中のオゾン含有量が1 ppmであれば、mg/m 3で表される。
A=40x/3x？X=40x/3x=2.14（mg/m3）。
米国、日本および検出システム内の標準状態とは、298 K（25℃）および101.3 kPa（760 mmHg）の場合のガス体積が24.45 L／molであり、
1ppm=1.963mg/m3。
オゾンの濃度を重量パーセントで表すものもある。一般的に%（wt）で表され、%（wt）はオゾンの質量／オゾン含有ガスの質量×100%を意味する。
このように、標準状態では
1ppm=2.14mg/m3=1.66×10-4%（重量）
1%（wt）（空気中）=12.93 g/m 3=6042 ppm
1%（wt）（酸素中）=14.3 g/m 3=6682 ppm
空気密度は1293 g/m 3、酸素密度は1430 g/m 3である。
ガス中オゾン濃度表示方法
水中にオゾンを溶存させる単位はmg/l、g/m 3及びppm（wt）であることを示す
mg/L――オゾンの質量（mg）/オゾンを含む水の容積（m 3）を意味する
g/m 3――オゾンの質量（mg）/オゾンを含む水の容積（m 3）である
ppm――オゾンの質量である／オゾンを含む水の質量×106
1mf/l=1g/m3=1ppm
オゾン検査における注意事項：サンプリング管材料はガラス、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなどの強力な酸化に抵抗する材料を選択しなければならない、ステンレス鋼材料もできるだけ少なくして、サンプリング管中のオゾン損失を減らす。サンプリング管はできるだけ短くし、低濃度を測定する時は一般的に2 mを超えないようにしなければならない。サンプリング管から測定器まで、空気を漏らさないようにしなければ、測定値が低い。比較的低濃度（例えば環境を検出する）オゾンを検出する場合、新しいポリテトラフルオロエチレン管も十分に「オゾン化」しなければならない。すなわち、比較的高濃度のオゾンを含むガスによって管内壁を安定的にサンプリングする。日本荏原公司は安定するには20 min以上かかると考えているが、米モニット社は数時間を要求している。サンプリングチューブは定期的に洗浄し、乾燥させなければならない。不潔なサンプリングチューブは、測定データの信頼性を保証するために、測定値を低くするオゾン分析器を定期的に定格する必要があります。

化学測定法：ヨウ素量法
ヨウ素量法はzuiが常用するオゾン測定方法であり、我が国と多くの国家はすべてこの法を気体オゾンを測定する標準方法として、我が国建設部が公布した「オゾン発生器オゾン濃度、生産量、電気消費量の測定」標準CJ/T 3028.2-94の中でヨウ素量法を使用することを規定している。その原理は強酸化剤オゾン（O 3）とヨウ化カリウム（KI）水溶液が反応して遊離ヨウ素（I 2）を生成することである。オゾンは酸素に還元される。反応式：
O3+2KI+H2Oを含む→O2+I2+2KOH
遊離ヨウ素は発色し、水中濃度の低さから高さに応じて薄い黄色から濃い赤色を呈する。
チオ硫酸ナトリウム（NaS 2 O 3）標準液滴定を用いて、遊離ヨウ素は（NaI）になり、反応終点は＊退色止であった。反応式：
I2+2Na2S2O3→2NaI + NaS4O6
両反応式がO 3反応量とNaS 2 O 3消費量の定量関係を確立するのは1 molO 3：2 molNaS 2 O 3であり、オゾン濃度CO 3計算式は：
CO3=40x3x1000/1000（mg/L）
式中：
CO 3-オゾン濃度、mg/L；
ANa-チオ硫酸ナトリウム標準液の使用量、ml；
B：チオ硫酸ナトリウム標準液濃度、mol/L；
V 0-オゾン化ガスサンプリング体積、ml。
操作手順及び方法は標準CJ/T 3028.2-94を参照する。
標準型発生器濃度の測定に便利です。オゾン化ガス体積は流量計で計数し、NaS 2 O 3濃度は一般的に0.100モル/Lに調製され、測定精度は±1%に達することができる。
空気中のオゾン濃度を測定する場合、ガスサンプラによる抽気定量を用いた。測定精度を保証するために、NaS 2 O 3は0.10 mol/Lに配合されている。
水溶性オゾン濃度を測定するにはこの式を用いて計算することもできるが、V 0は採水量を表し、1000 mlを取る。NaS 2 O 3濃度は0.10 mol/Lである。
ヨウ素量法の利点は発色直感である。貴重な計器は必要ありません。欠点はその酸化剤、例えばNO、CI 2などの物質の妨害を受けやすく、重要な検査時に他の酸化物質の影響を減らすべきである。

比色法：比色法はオゾンと異なる化学試薬の発色または脱色反応の程度に基づいてオゾン濃度を決定する方法である。比色手段によって人工色様の比色と光度計色に分ける.この方法は水溶解オゾン濃度を検出するために多く用いられる.
国内で瓶入り水のオゾン溶解濃度を測定するには、ヨウ化カリウム、オルトメチルアミンなどの比色液を用いたものがある。その方式は測定サンプルの発色液管を用いて比較し、測定サンプルのオゾン溶解度値（0.05～0.08 mg/L）を確定し、要求される場合は分光光度計を用いて検出する。
海外ではこの方法を利用して計器を作成し、標準的な工具と薬品を調製して現場の抜き取り検査として使用し、便利である。例えば、米国HACH社、日本荏原社のDPD（ジヘキシルパラフェニレンジアミン）比色盤は、0.05〜2 mg／Lの範囲である。米HACH社のマイクロ比色計は、インディゴ染料の脱色反応を利用している。600 nm波長比色、0.05〜0.75 nm／L濃度数字では、精度±0.01 nm／Lを示した。他の酸化剤による干渉が少ない。検出管：オゾン酸化可変試薬を担体に浸漬し、反応剤として標準内径のガラス管内に封入して測定管を作成し、使用時に検出管の両端を切断し、抽気器を検出管の排気端につないで定量オゾンガスを吸引し、オゾン濃度は検出管内の反応剤柱の変色長に比例し、目盛値を通じて濃度値を読み取る。
ドイツ、日本と我が国はいずれもオゾン検出管を生産し、濃度範囲は高（1000 ppm）、中（10 ppm）、低（3 ppm）の3種類に分けられ、空気オゾン濃度を測定するために使用され、現場応用に適し、使用は簡便であるが、精度は低い（±15%）