株式会社カイコーポレーション

オゾンの基礎知識

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オゾンの基礎知識

【オゾンは優れた除菌力・消臭力・漂白力を持ち、安全で環境に優しい物質です】

1)強力な酸化力 フッ素に次いで2番目に強い酸化力がある
2)内部浸透 オゾンは物質の内部にまで浸透し臭気を分解する作用がある
3)原料は酸素 酸素を原料にしてオゾンを発生させる
4)空気に対して比重が重い 空気より重いため、自発的に上昇しない 
5)自然分解する 酸化分解や時間の経過により自然分解する
6)反応物の量と比例して 水分や温度、臭気により分解が進行する
  分解速度が高まる
7)温度・湿度に比例して 水分や温度、臭気により分解が進行する
  分解速度が高まる
8)溜め置きが出来ない 一定条件で分解するため、保管しておけない
9)残留性がない 一定条件で分解するため、オゾンが長期間存在しきれない
10)ゴムや金属を腐食させる 劣化してしまう物質がある
11)身の回りに利用されている 上下水場、プール、食品加工、製紙工場、製薬会社、農水産業
12)低濃度オゾンは体に有益 海岸、森林には約0.03ppmの低濃度オゾンが存在し、それを取り込むと健康に良いとされている
13)高濃度オゾンは有害 濃度の高いオゾンを吸い込むと、人体に悪影響がある
14)害虫忌避 ゴキブリ、ダニ、ネズミはオゾンの臭いを嫌う、集合フェロモンを不活化する

当社の脱臭機や脱臭装置は、オゾンを発生させる機器を採用しています。
オゾンはフッ素に次ぐ強力な酸化作用があり、殺菌・ウイルスの不活化・脱臭・脱色・有機物の除去
に効果があり、様々な場面で活躍しています。
水道水の殺菌に、塩素ではなくオゾンが用いられている国も多くあります。
日本やアメリカでは、食品添加物としてオゾンが認可されています。

オゾンは有機塩素化合物を生成せず、処理後の水にも残留することはありません。
塩素と比較しても、味や匂いの変化が少ないため、配管の細菌増殖を防ぐことを目的として少量のオゾンを添加する企業も増えています。

日本では近年、東京都水道局、大阪市水道局、阪神水道企業団、大阪広域水道企業団等で水道水の殺菌の一環として用いられており、オゾンを採用する自治体等も増えています。

また、ヨーロッパでは医療への活用が多数試みられており、その効果が発表されています。
日本でも医療、介護、食品、酪農を主とする農業などの分野で殺菌・消臭・廃棄物処理目的で使われることが多くなりました。

オゾンの特性

自然界でオゾンは酸素と紫外線の反応や、稲妻で発生します。
3O2→2O3
私達に身近な酸素からオゾンは作られます。酸素がオゾンに変化することで大きく特性が変わります。オゾンの特性は高い酸化力です。この特性が多くの効果をもたらします。
オゾンの高い酸化力は、対象となる物質を分解する能力を意味しています。これは大きく分けて脱臭、殺菌分野で応用されています。この対象物を分解、破壊するという特性は理解し、上手く味方につけることで大きな力を発揮します。

主なオゾンの特性は以下の通りです。

  • 強力な酸化力:フッ素に次いで2番目に強い酸化力がある
  • 内部浸透:オゾンは物質の内部にまで浸透し臭気を分解する作用がある
  • 酸素原料:オゾンは酸素で構成されている
  • 空比重:空気より重いたガスである
  • 自然分解:酸化分解や時間の経過により自然分解する
  • 温度/湿度:湿度や温度、臭気により分解が進行する
  • 残留性:一定条件で分解するため、オゾンが長期間存在しきれない
  • 腐食性:金属、ゴムを劣化させる
  • 公共性:上下水場、食品加工、製紙工場、製薬会社、農水産業で常用されている
  • 濃度特性:オゾンは低濃度で健康増進、高濃度で有害となる
  • 害虫忌避:オゾンの臭いを嫌う、集合フェロモンを不活化する

オゾンはフッ素に次ぐ強力な酸化作用があり、殺菌・ウイルスの不活化・脱臭・脱色・有機物の除去に効果があり、様々な場面で活躍しています。

オゾンの安全性

オゾンは強力な酸化力を持ち、脱臭や除菌の効果が高いため、様々な用途で利用されています。その反面、高い濃度のオゾンを吸い込んでしまうと、体に悪影響を及ぼしてしまうといった特性があります。

オゾン濃度を適正に管理する

まず始めに説明しておきたいことは、オゾンを使用したことによる死亡事例は1つもないということです。オゾンは人体に有害と言われますが、運用方法さえ間違わなければ問題ありません。
害虫駆除などに使用されるピレスロイドは、害虫が対象のため、人体に影響が少ないとされていますが、成分濃度が高ければ、人体に悪影響を及ぼします。一般家庭で使用できるように開発されているピレスロイドを使った殺虫剤は、人体に影響がない範囲で作られているのです。
つまりは運用方法を間違わなければ、問題なく使用することが出来るということです。
オゾンは、適切な濃度管理と運用方法さえ守れば、脱臭に関して、効率と効果が高く、便利なものは他にありません。
また、オゾンは必ず酸素に戻るという特性があります。
オゾンは薬剤と違って、残留性がないため、オゾンを安全なものにするのも、危険なものにするのも、私たちの使い方次第となり、オゾン自体が悪いわけではありません。

化学的性質

重要データ
外観 特徴的な臭気のある、無色または帯青色の気体。
物理的危険性 この気体は空気より重い。
許容濃度 TLV:重労働-0.05ppm(TWA)
普通の労働-0.08 ppm(TWA)
軽作業-0.10 ppm (TWA)
重労働、普通の労働、軽作業 二時間以下-0.20 ppm(TWA)A4(ACGIH 2001)
暴露の経路 吸入により休内に吸収される。
短期暴露の影響 この物質は眼、気道を剌激する。このガスを吸入すると肺水腫や喘息様反応を起こすことがある。この液体は凍傷を起こすことがある。この物質は中枢神経系に影響を与え、頭痛、意識障害、行動障害を生じることがある。
長期または反復暴露の影響 反復してあるいは長期にわたりこの気体に暴露すると、肺が冒されることがある。
沸点 -112℃
融点 -193℃
水への溶解度 0.1g/100ml(0℃)
物理的性質
相対蒸気密度(空気 = 1) 1.6
環境に関するデータ
環境に関するデータ 環境に有害な場合がある。植生への影響に特に注意すること。

国際化学物質安全性力-ド
 出典:国立医薬品食品衛生研究所ホームページ ICSC番号 0068

オゾンの濃度別による人体影響

0.005ppm 空気中に存在する。
0.01~0.05ppm 臭気(生臭さ)を感じる。人体影響なし。
0.1ppm 明らかな臭気を感じる 一日8時間の労働がゆるされる。(米国安全衛生局)
0.2~0.5ppm 鼻、喉に刺激を感じる 3~6時間の曝露で視覚低下。
1~2ppm 2時間の曝露で頭痛・胸部痛・鼻、喉の渇きと咳がおこり、曝露を繰り返せば慢性中毒にかかる。
5~10ppm 脈拍増加・体痛・麻痺症状が現れ、曝露が続けば肺水腫を招く。

オゾンに関する基準等

作業濃度基準

許容濃度 4) 0.1 ppm(0.2 mg/m3)
日本産業衛生学会(提案年度1963 年)

労働者が1日8時間、週40時間程度、肉体的に激しくない労働強度で有害物質に曝露される場合に、当該有害物質の平均曝露濃度がこの数値以下であれば、ほとんどすべての労働者に健康上の悪い影響がみられないと判断される濃度。

気中オゾン濃度とその影響(日本産業衛生学会)

空気中濃度 影響
0.1ppm 臭気を認めうる
0.1〜0.3ppm 呼吸器の刺激
0.4ppm 気道抵抗の上昇
0.8〜1.7ppm 上気道の剌激症状
1.0ppm 咳嗽、疲労感
1.5ppm 2時間で時間肺活量の20%減少、咳嗽、胸痛、精神作用減退
9.0ppm以下 呼吸困難、肺うっ血
1,700ppm以上 数分間で死亡
生体へのオゾンの影響

空気中濃度 影響
0.01ppm 敏感な人の嗅覚閾値
0.01~0.015ppm 正常者における嗅覚閾値
0.06ppm 慢性肺疾患患者における嗅気能に影響ない
0.1ppm 正常者にとって不快、大部分の者に鼻、咽喉の刺激
(労働衛生的許容濃度)
0.1~0.3ppm 喘息患者における発作回数増加
0.2~0.5ppm 3~6時間暴露で視覚低下
0.23ppm 長期間暴露労働者における慢性気管支炎有症率増大
0.4ppm 気道抵抗の上昇
0.5ppm 明らかな上気道刺激
0.6~0.8ppm 胸痛、咳、気道抵抗増加、呼吸困難、肺のガス交換低下
0.5~1.0ppm 呼吸障害、酸素消費量減少
0.8~1.7ppm 上気道の刺激症状
1.0~2.0ppm 咳嗽、疲労感、頭重、上部気道の乾き、2時間で時間肺活量の20%減少、胸痛、精神作用減退
5~10ppm 呼吸困難、肺うっ血、肺水腫、脈拍増加、体痛、麻痺、昏睡
50ppm 1時間で生命の危険
1000ppm 以上 数分間で死亡
6,300ppm 空気中落下細菌に対する殺菌

出典:平成15年度省エネルギー型廃水処理技術開発報告書(NEDO)
参考URL:http://o3.kalmor.jp/technology/page7.html

オゾン濃度について

オゾン脱臭機で脱臭する際、どの程度の時間を掛けて脱臭するかは、感覚的なものだけではなく、時として計算式で計算した上で、決める場合があります。ここでは、脱臭時間などを計算する一つの方法として、計算式を紹介します。

気相中のオゾン濃度の単位とオゾン濃度の計算式

単位 意味
volppm オゾンの占める体積[cm3]/オゾンを含む気体の体積[㎥](体積比)
mg/ℓ オゾンの占める体積[cm3]/オゾンを含む気体の体積[㎥](g/㎥と同値)
g/m³ オゾンの質量[g]/オゾンを含む気体の体積[㎥]
mol/m³ オゾンのモル数[mol]/オゾンを含む気体の体積[㎥](体積比)
vol% オゾンの占める体積[cm3]/オゾンを含む気体の体積[㎥]×100[%]
wt% オゾンの質量[g]/オゾンを含む気体の体積[㎥]×100[%]
Pa 圧力の単位(パスカル)濃度を分圧で表す場合の表示単位。
分圧=全圧×モル分率
DU オゾン層中のオゾン量の表示単位(ドブソンユニット)。
観測されたオゾン全量を仮にNTP条件下で積み重ねたときに示す厚み。1DU=0.001cm

  1. NTPとは標準状態(273K、101.3KPa)の意。通常気体の体積は、標準状態で表し、標準状態における値である事を明確にする場合g/Nm³、mg/NTP等と表記する。
  2. 気相オゾン濃度%、ppmは特に断らない限りvol%、volppmである。
  3. 1molあたりのオゾンの質量 O3/mol 47.9982g
    1molあたりの空気の質量 Air/mol 28.968g
    1molあたりの酸素の質量 O2/mol 31.9988g
    1molあたりの標準体積 NTPvolume/mol 0.0224141m³