蒙阴县人民医院臭氧空气消毒灭菌

2021年2月6日发(作者：文森特喷剂)

一、臭氧简介


臭氧
(O3)
是一种强氧化剂。


在正常温度下
,
臭氧
（又名三子氧）
是一种有草腥味的淡蓝色气体，
具有特殊的刺激性嗅味 。
分子式
O3
，分子量
48.00
，由三个氧原子构成，是氧气的同 素异形体，臭氧是一种强氧化剂，易
分解，活泼性强。在酸性介质中，其还原电位仅次于氟，是氯的600
倍；易溶于水；在常温、常
压下分子结构易变；比空气重，是空气密度的
1 .6
倍，在空气中易于沉降扩散。
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。


一、臭氧灭菌机制


臭氧的灭菌机制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，
侵入细胞膜内作用与外膜脂蛋白和内部的脂多糖，
使细胞的溶解死亡。
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、支原体及热原（细菌病
毒代谢产物、内毒素）等溶解变性灭 亡。
纵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。应用臭氧做灭菌剂是属于 溶菌。

二、臭氧是一种世界公认的广谱、高效、环保灭菌剂

在灭菌消毒中名列榜首
,
极强的灭菌消毒、除臭和除异味功能。


“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< br>），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、芽孢、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酶、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，从而延长使用寿命。还可以
对设备、器皿、包装材料、卫生包布、工作服等进行消毒灭 菌。应用臭氧作灭菌剂，还可以
减少空气中悬浮的气溶胶粒子，提高空气的洁净度
。

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，
曾进行 过归纳比
较，
臭氧与其他杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果为：
最好的是臭氧
（< br>O3
）
，
次之是次氯酸
（
HCLO
）
﹥二氧 化氯
（
CLO2
）
﹥银离子
（
Ag+
）
﹥ 次氯酸根
（
CLO-
）
﹥高铁酸盐
（
Fe3+
）< br>﹥氯氨
（
NHCL8
）
。
臭氧灭菌速度较氯快
600 ~3000
被，能杀灭氯所不能杀灭的病毒和胞囊（如隐胞子虫）。臭
氧对易变异、
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。


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高环保性：
应用臭氧灭菌是利用臭氧取之于自然，
作用后又自行还原于自然。
快速自然
分解为氧的 特性，
这也是臭氧作为消毒灭菌剂的独特特点。
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氧分子
（
O2
）
,
不存在任何有毒残留物，< br>故称“环保消毒剂”，
是环保事业的新生力量。

三、臭氧消毒灭菌的优点

1
）
臭氧消毒灭菌高效彻底：
臭 氧是一种气体，可达到全方位、快速、高效的杀菌目的，
且不受细菌种类和湿度的限制。

2
）
臭氧的高洁净性：

臭氧取之于自然，
作用后又自行还 之于自然，
快速自然分解为氧
气，因此，作为消毒剂它具有经济安全、无二次污染等优点。
3
）臭氧可在常温下灭菌
:
可完全解决不耐高温物品的消毒问题。

4)
常规消毒灭菌方法的缺点


常见的表面消毒灭菌方法有： 紫外线灯照射；过氧乙
酸、
甲醛、
环氧乙烷等化学药剂熏蒸、
消毒剂喷洒；< br>加热消毒。
这些方法已被人们习惯使用，
其安全性、可靠性已被长期的实践所确认。但是 ，
1
、应用紫外线照射法存在的问题在于紫
外线的穿透力弱，
有死角，
灭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也很大。另外，紫外线灯管寿命短，性
能不够稳定；
2
、化学药剂熏蒸消毒，有二次污染物，对人体有一定的危害。在消毒后的几
天内，
其悬浮粒子数有可能会增加，
而且为避免细菌的抗药性，
还需要经常更换化学药剂或
进 行综合性灭菌。另外，还需要定期进行验证和定期进行环境污染情况检测；
3
、加热消毒
包括干热和湿热，其缺点是温度高，能耗大，有的物品如某些原材料、仪器仪表、塑料制品
等就不宜加 热。


二、臭氧在中央空调系统应用

以下以药品生产行业中央空调净化系统来说明臭氧的运用。

选型：
MJB- 8
型，
MJB-16
型，
MJB-32
型
空气源管道型臭氧 机

MJB-10B
型，
MJB-20B
型，
M JB-40B
型
,MJB-80B
型，
MJB-160B
型，
MJB-400B
型
,
氧气源管道型臭氧机

一、利用中央空调净化系统（
HVAC
）对洁净区进行消毒

在制药厂，
一般说，
洁净区面积较大，
多用中央空调净化系统完成对各洁净区的净 化消
毒。
其方法是将臭氧发生器直接安装在中央空调净化系统的送、
回风主管道中或净 化空调箱
内中效过滤器后端，电源控制箱置于机房内。消毒时关闭约
90%
的新风进口 阀门和对外排放
阀门，使
HVAC
系统与洁净区形成内循环状态。每日做空气灭菌只需 开机
1~1.5
小时左右，
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代替化学试剂熏蒸蒸作大消毒也只需
2~2.5
小时。
用该方案灭菌的优点是：利用净化风作为
臭氧的载体（每分钟约
60m3
的风量通过臭氧发生器即可），可 以使臭氧迅速扩散到
HVAC
系统所控制的洁净室内，
而且臭氧浓度分布均匀，
在洁净区域内不增加任何消毒设备，
即可
达到洁净室的灭菌目的；同时对
HVAC< br>系统起到杀灭杂菌和霉菌的效果。实践中发现，臭氧
还能对高效过滤器起到溶菌疏导的作用，延长 其使用寿命。

二、臭氧在制药行业中央空调系统中应用的浓度标准

< br>臭氧对空气中的微生物的灭活浓度和物体表面沉降的微生物的灭活浓度，根据卫生部
1991年
12
月颁布的
《消毒技术规范》
第
4.12
臭氧应用 章节中第
8.2
款消毒空气中规定“对
密闭的空气用
5~10mg/m3浓度（相当于
2.5~5ppm
）的臭氧作用
30
分钟；对物体表面的沉 降
菌落需要
20~30mg/m3
，（相当于
10~15ppm
）” 。制药行业应用臭氧的目的是用来代替紫外
线和化学熏蒸，
对整个洁净区空气及机械设备、介质材料表面的沉降菌落进行大消毒。
需要
的臭氧浓度为
10~15ppm
，相当于没立方空气中臭氧含量
20~30mg
。

三、中央空调系统臭氧应用量的计算方法




设：< br>V1
为洁净去空间体积，
V2
为
HVAC
系统空间体积，V3
为保持洁净区正压所补
充的新风对臭氧造成的损失



则灭菌空间的总体积（
V
）计算为：
V=V1+V2+V3
V3
的确定：根据若干使用臭氧发生器消毒灭菌的厂家实践，归纳出较为可靠的经验公
式如 下：
V3
≈
HVAC
系统循环总风量
m3/h*25%
（常 规新风更换率）×
10-20%
（保持洁净区正
压补充的新风量）×
39%< br>（计算应用臭氧时臭氧半衰期的预算值），即
V3=HVAC
系统循环总
风量×
1~2%
。


臭氧发生器的选择：
先按臭氧灭菌的效率， 即参照
《消毒技术规范》的标准确定臭氧灭
菌的浓度（
C
）：对空气中浮游菌 ，臭氧灭菌浓度为
2~4ppm
；对物体表面的沉降菌落，浓度
为
10~15 ppm
（臭氧灭菌浓度参考卫生部
1991
年
12
月《消毒技术规范 》）。臭氧的自然半
衰期
（
S
）
,
参比状态下为
2 3min
左右，
一个小时的衰退率为
61%
。
设计：
应用臭 氧灭菌
60min
时达到要求浓度后，继续保持异端时间（
1~1.5
小时） ，即可得到机械设备和建筑物体表面
沉降菌落彻底杀灭的作用，达到化学熏蒸大消毒的效果。


例：灭菌空间总体积（
V
）为
1000m3
，灭菌要求为 替代化学熏蒸大消毒，对设备和建筑
物体表面沉降菌落进行灭菌。按照上述要求空气中臭氧浓度（
C
）应达到
10ppm
以上（在工
作状态下，折算为
19.63m g/m3
），臭氧发生器工作一小时后臭氧自然衰退率（
S
）为
61%
，
需选择机器的臭氧发生量
g/h
（
W
）：


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W=CV/
（
1-S）
=19.63
×
1000/(1-61%)
≈
50.33(g /h)

可选择每小时产量为
50g
的臭氧发生器。



三、臭氧空气消毒灭菌应用

在医药生产工艺中，
对于无菌生产洁 净区域环境的微生物进行有效的控制，
需要选择适
宜的消毒灭菌剂，杀灭洁净环境内空气中和浮 在机械设备、模具、
容器、
建筑物表面上的细
菌，以保持

“ 无菌药品

” 生产所必须的相应洁净度环境（无菌室）。



（一）采取臭氧消毒灭菌方式在具有空调净化系统（简称
HVAC
系统）


控制的洁净环境中的应用机理与优越性利用
HVAC
系统的循环风作为臭氧的载体，
即将
臭氧发生器生产的臭氧化气体由
HVAC
系统中净化风机产生的压力风源，
扩散至所控制的整
个洁净区域，并且使空 气中臭氧浓度均匀，在洁净区域的生产环境中不增加任何消毒设备，
即可达到灭菌的目的，
同时 对
HVAC
系统起到杀灭细菌和霉菌的效果，
实践发现，
该消毒灭
菌方式还能对高效过滤器起到溶菌疏导作用，延长其使用寿命。

（二）臭氧发生器在
HVAC
系统中的安装方法


1.
把产生的臭氧用尼龙管直接引到送风主管道中，利用
HVAC
系统中净化风 机产
生的压力风源，扩散至所控制的整个洁净区域，此安装方法对新建、改建厂房均适用。

2.
对没有
HVAC
系统的房间，可以把臭氧直接通到房间内 ，利用内循环，把臭氧
扩散至整个房间，同样可以达到消毒灭菌目的。

臭氧设备选择方法



利用
HVAC 系统集中投加时，
臭氧发生器选用按以下方法计算：
首先计算实际臭氧
消毒体积，
实行体积由三部分组成
V=V1+V2+V3
，
V1
洁净区空间体积，
V2
空气净化系统
体积，
V3
循环时空气损失体积，
实际计算过程中
V3
等于循环系统总风量的
1.1%
。
根据
《消毒技术规范》的标准确定臭氧灭菌的投加量（
g/h
），对于空气浮游菌，臭氧灭菌浓
度为
4-8mg/m

，对物体表面沉降菌落，投加量为
20-30mg/m
.
w=c*v/s w
：实际选用臭氧发生器的产量，单位为
g/h
；
c
：单位体积投加量

3
3
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v
：实际臭氧消毒体积；
s
：臭氧衰退系数
0.4208

如工厂为空气灭菌，
洁净室所需臭氧浓度定为
c=5ppm
，
但 事实上，
洁净区的消毒不仅
是对空气的消毒，实际上还包括物体表面的消毒，所以，我们的设计 浓度
c
为
10ppm
。


工程技术叁数：


消毒面积
S=36*48=1728 m

标高
H=2.6 m
送风量为
100000m
/h

根据工厂提供的工程参数

V1=S*H=1728*2.6=4492.8m

V2
忽略不计

V3=100000*1.1%=1100m


实际臭氧消毒体积
V=V1+V2+V3=4492.8+1100=5593m


所需臭氧投加量
W=C*V/S
=10*2*5593/0.4208
=266g/h

考虑管道及其它因素影响，选择臭氧发生器的产量为
280g/h
。

3
3
3
2
3
臭氧消毒的经济效益分析



(
一
)
臭氧消毒代替化学试剂熏蒸灭菌，实现了洁净室空调系统节能。

(
二
) GMP
实施指南要求洁净度
100
级，
10000
级区域的空调宜连续运行，非连续运
行的洁净室，可根据工艺生产要求，
在非生产班次时，空调系统宜作值班运行，使室内保持
正压。
为保证洁净度，
一般空调 是连续运转的，
只有这才能避免洁净室受到悬浮粒子和微生
物的污染，
用臭氧对洁净室 进行消毒灭菌，
就可以在无菌室没有作业时，
将空调机组进行全
部停止运行，上班前< br> 2
小时左右，开风机消毒灭菌换空气即可，实现了洁净室的节能。


如工厂空调系统送风量为
100000 m
/h
，风机总功率按
100kw
，产品生产按
12
小
时设计，采用臭氧消毒，
每天至少减小风机运行时间
10
小时，以每月生产
27
天，这样每
年生产
11
个月计可节电：

100×10×27×11=297000 度

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如电价为
0.6
元
/
度，全年节约电费：

297000×0.6=178200 元


（三）节约消毒剂减轻劳动强度，同时解决了消毒剂易燃易爆问题。


（四）
由于采用臭氧消毒，
可以避免化学药剂熏蒸产生的二次污染问题，而且对空气过
滤器有疏导作用，这样就会延长过滤器尤其是高效过滤器的使用寿命，从而节约维护费用。


（五）取消每月二次的大消毒，可延长生产周期，提高产量。

一、利用中央空调净化系统（
HVAC
）对洁净区进行消毒

在制药厂，
一般说，
洁净区面积较大，
多用中央空调净化系统完成对各洁净区的净 化消
毒。
其方法是将臭氧发生器直接安装在中央空调净化系统的送、
回风主管道中或净 化空调箱
内中效过滤器后端，电源控制箱置于机房内。消毒时关闭约
90%
的新风进口 阀门和对外排放
阀门，使
HVAC
系统与洁净区形成内循环状态。每日做空气灭菌只需 开机
1~1.5
小时左右，
代替化学试剂熏蒸蒸作大消毒也只需
2~2.5< br>小时。
用该方案灭菌的优点是：
利用净化风作为
臭氧的载体（每分钟约
60m3
的风量通过臭氧发生器即可），可以使臭氧迅速扩散到
HVAC
系统所控制的 洁净室内，
而且臭氧浓度分布均匀，
在洁净区域内不增加任何消毒设备，
即可
达到洁净室的灭菌目的；同时对
HVAC
系统起到杀灭杂菌和霉菌的效果。实践中发现，臭氧< br>还能对高效过滤器起到溶菌疏导的作用，延长其使用寿命。

二、臭氧在制药行业中央空调系统中应用的浓度标准


臭氧对空气中的微生 物的灭活浓度和物体表面沉降的微生物的灭活浓度，根据卫生部
1991
年
12
月颁布的
《消毒技术规范》
第
4.12
臭氧应用章节中第
8.2< br>款消毒空气中规定“对
密闭的空气用
5~10mg/m3
浓度（相当于
2.5~5ppm
）的臭氧作用
30
分钟；对物体表面的沉降
菌落需要
20~30mg/m3
，（相当于
10~15ppm
）”。制药行业应用臭氧的目的 是用来代替紫外
线和化学熏蒸，
对整个洁净区空气及机械设备、
介质材料表面的沉降菌 落进行大消毒。
需要
的臭氧浓度为
10~15ppm
，相当于没立方空气中臭 氧含量
20~30mg
。

三、中央空调系统臭氧应用量的计算方法




设：< br>V1
为洁净去空间体积，
V2
为
HVAC
系统空间体积，V3
为保持洁净区正压所补
充的新风对臭氧造成的损失



则灭菌空间的总体积（
V
）计算为：
V=V1+V2+V3
V3
的确定：根据若干使用臭氧发生器消毒灭菌的厂家实践，归纳出较为可靠的经验公
式如 下：
V3
≈
HVAC
系统循环总风量
m3/h*25%
（常 规新风更换率）×
10-20%
（保持洁净区正
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压补充的新风量）×
39%
（计算应用臭氧时臭 氧半衰期的预算值），即
V3=HVAC
系统循环总
风量×
1~2%
。


臭氧发生器的选择：
先按臭氧灭菌的效率，即参照
《消毒技术 规范》的标准确定臭氧灭
菌的浓度（
C
）：对空气中浮游菌，臭氧灭菌浓度为
2~4ppm
；对物体表面的沉降菌落，浓度
为
10~15ppm
（臭氧灭菌 浓度参考卫生部
1991
年
12
月《消毒技术规范》）。臭氧的自然半
衰期
（
S
）
,
参比状态下为
23min
左右，< br>一个小时的衰退率为
61%
。
设计：
应用臭氧灭菌
60min
时达到要求浓度后，继续保持异端时间（
1~1.5
小时），即可得到机械设备和建筑 物体表面
沉降菌落彻底杀灭的作用，达到化学熏蒸大消毒的效果。


例：灭 菌空间总体积（
V
）为
1000m3
，灭菌要求为替代化学熏蒸大消毒，对设 备和建筑
物体表面沉降菌落进行灭菌。按照上述要求空气中臭氧浓度（
C
）应达到10ppm
以上（在工
作状态下，折算为
19.63mg/m3
），臭氧 发生器工作一小时后臭氧自然衰退率（
S
）为
61%
，
需选择机器的 臭氧发生量
g/h
（
W
）：


W=CV/
（
1-S
）
=19.63
×
1000/(1-61%)
≈
50.33(g/h)

可选择每小时产量为
50g
的臭氧发生器。



四、系列臭氧机

型号

臭氧产量

气源

30
万级车间

10
万级车间

1
万级车间

100
级车间

MJB-1

1
克
/
小时

空气

50
立方米

25
立方米

12
立方米

6
立方米

MJB-2

2
克
/
小时

空气

100
立方米

50
立方米

25
立方米

12
立方米

MJB-4

4
克
/
小时

空气

200
立方米

100
立方米

50
立方米

25
立方米

MJB-8

8
克
/
小时

空气

400
立方米

200
立方米

100
立方米

50
立方米

MJB-16

16
克
/
小时

空气

800
立方米

400
立方米

200
立方米

100
立方米

MJB-32

32
克
/
小时

空气

1600
立方米

800
立方米

400
立方米

200
立方米





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