Descripción general de la tecnología de desinfección con ozono y su aplicación en entornos domésticos

Principio de la eliminación de microorganismos por ozono y purificación por desodorización.

1.1 Mecanismo de eliminación de microorganismos

El efecto de inactivación del ozono sobre los microorganismos está determinado por su fuerte capacidad oxidante y su capacidad de difusión de biopelículas. Su mecanismo de acción se puede resumir en los siguientes cuatro puntos: (1) el ozono puede oxidar y descomponer las enzimas necesarias para la glucosa dentro de las bacterias, lo que lleva a la inactivación bacteriana y la muerte; (2) el ozono actúa sobre las cuatro cadenas polipeptídicas de la proteína de la cápside viral, causando daño al ARN y destruyendo la proteína que lo forma. Después de ser oxidada por el ozono, la superficie de los bacteriófagos se rompe en fragmentos, liberando muchos ácidos ribonucleicos que interfieren con su adsorción en el huésped; (3) el ozono reacciona con los dobles enlaces lipídicos en las paredes celulares bacterianas, penetra en el tejido de la membrana celular, invade la célula, actúa sobre las lipoproteínas en la membrana externa y los lipopolisacáridos en el interior, causando distorsión de la permeabilidad bacteriana y muerte por disolución; (4) El ozono actúa sobre las sustancias nucleares dentro de las células bacterianas, como las purinas y pirimidinas en los ácidos nucleicos, dañando sus orgánulos y ADN, alterando el metabolismo bacteriano y provocando la muerte bacteriana.

Los pasos específicos de las bacterias que rompen el ozono se muestran en la figura, donde: 1 simula células bacterianas; 2 es un primer plano de las moléculas de ozono en la pared celular bacteriana; el ozono penetra la pared celular y causa corrosión de la pared celular; 4 es un primer plano del efecto del ozono en las paredes celulares; 5 representa células bacterianas que entran en contacto con muchas moléculas de ozono; 6 representa la destrucción celular (lisis).

1.2 Principio de desodorización

El ozono, con sus fuertes propiedades oxidantes, puede descomponer rápidamente sustancias que producen olores y otros olores, como aminas, sulfuro de hidrógeno, metilmercaptano, etc. El ozono los oxida y descompone para producir sustancias de moléculas pequeñas no tóxicas e inodoras.

1.3 Principios de conservación y purificación

El ozono tiene la función de matar o inhibir el crecimiento de moho y prevenir la descomposición de frutas y verduras. Puede oxidar y descomponer el metabolismo fisiológico de frutas y verduras y producir gas etileno como agente de maduración, que desempeña un papel en la prevención del envejecimiento y la preservación de la frescura; En segundo lugar, el ozono puede inhibir el metabolismo de frutas y verduras, ralentizar su proceso de envejecimiento fisiológico y prolongar su período de almacenamiento; Mientras tanto, el ozono también puede degradar los pesticidas y fertilizantes que quedan en la superficie de las frutas y verduras, y eliminar las hormonas y los antibióticos que quedan en la carne.

El ozono experimenta una reacción de reducción en el agua, produciendo oxígeno monoatómico altamente oxidante y grupos hidroxilo, que descomponen instantáneamente la materia orgánica, las bacterias y otros microorganismos presentes en el agua. Los grupos hidroxilo son oxidantes y catalizadores potentes que provocan reacciones en cadena en compuestos orgánicos, resultando en reacciones muy rápidas. El oxígeno monoatómico y los grupos hidroxilo tienen un potente efecto bactericida sobre diversos microorganismos patógenos. El ozono puede degradar sulfuros, amoníaco y cianuros en el agua para producir sustancias no tóxicas, logrando así su purificación.

2. Ventajas y desventajas de la tecnología de desinfección con ozono

2.1 Ventajas

(1) La desinfección con ozono es un método de nivel lítico que elimina completamente las bacterias y se caracteriza por su amplio espectro y alta eficiencia. Tiene un efecto bactericida significativo sobre todas las bacterias y virus. El ozono se disuelve rápidamente en agua, eliminando bacterias dañinas y descomponiendo la materia orgánica. Su capacidad de oxidación es el doble que la del cloro y su tasa de esterilización es de 300 a 600 veces mayor. Como se muestra en la tabla, se compararon los efectos bactericidas de desinfectantes como el cloro, el dióxido de cloro y el ozono sobre los microorganismos.

(2) La desinfección con ozono utiliza aire y agua como medios, sin necesidad de añadir otros agentes auxiliares. Debido a la baja estabilidad del ozono, se descompone rápidamente en oxígeno o en átomos de oxígeno individuales. No se producen residuos de fármacos ni contaminación secundaria durante la desinfección y la esterilización.

2.2 Desventajas

(1) Cuando la concentración de ozono es baja, el efecto en la eliminación de olores no es significativo. Sin embargo, si el ozono logra buenos resultados en la desinfección y esterilización de interiores, y la concentración de ozono residual es demasiado alta, causará daños al cuerpo humano. La exposición prolongada a este puede oxidar la mucosa respiratoria, causando reacciones adversas y potencialmente inflamación respiratoria. Además, puede dañar el sistema inmunitario. Por lo tanto, la concentración de ozono liberado para la esterilización (fuga) debe cumplir con la norma nacional de ≤ 0,16 mg/m³ de la norma GB/T 18883-2002 "Estándares de Calidad del Aire Interior".

(2) El ozono, como oxidante potente, inevitablemente tiene un efecto oxidante y corrosivo en los materiales con los que entra en contacto durante la desinfección. Sus fuertes propiedades oxidantes pueden causar envejecimiento, decoloración, reducción de la elasticidad y decoloración de la goma y otros componentes de la ropa. Por lo tanto, en el diseño, se debe considerar cuidadosamente el efecto corrosivo de su oxidación en las tuberías por las que pasa.

(3) El ozono en sí es inestable, se descompone fácilmente y tiene una vida media corta (solo 30 a 60 minutos), lo que lo hace inadecuado para el almacenamiento como producto general y requiere fabricación en el sitio.

tres

Aplicación de la tecnología de desinfección con ozono en el entorno doméstico

3.1 Aplicación en la purificación del aire

Hoy en día, la salubridad del aire se está convirtiendo en un problema cada vez más importante. Especialmente en el caso de la neumonía causada por el nuevo coronavirus, es necesario abrir las ventanas y ventilar el hogar con frecuencia para mantener la circulación del aire interior. Al mismo tiempo, además de una ventilación adecuada, los purificadores de aire con funciones de filtrado y esterilización también pueden garantizar eficazmente la salubridad del aire interior. En cuanto a la desinfección y esterilización, si el purificador de aire está equipado con funciones de esterilización activa, como lámparas ultravioleta y ozono, su eficacia en la prevención de infecciones virales será mayor.

El ozono es un isómero del oxígeno, que se encuentra en un estado de alta energía. Debido a su inestabilidad, puede descomponerse y reducirse a oxígeno a temperatura ambiente en cualquier momento. Al reducirse a oxígeno, sus átomos se separan, lo que les otorga una capacidad oxidante y descomponedora extremadamente fuerte. Los purificadores de aire con función de ozono producen ozono en baja concentración y lo liberan en diferentes áreas del hogar para lograr fines de desinfección y purificación.

3.2 Aplicación en la purificación de agua doméstica

El agua es fuente de vida y su seguridad es fundamental para las personas. En los últimos años, se han utilizado gradualmente diversos tipos de purificadores de agua, y la aplicación de tecnologías de desinfección adecuadas se ha generalizado. Entre ellas, la tecnología de desinfección con ozono es reconocida internacionalmente. Según informes, cuando la concentración de ozono en el agua alcanza entre 0,3 y 0,4 ppm, la tasa de eliminación de bacterias, células dentales, etc., es muy significativa; cuando alcanza 4 ppm, la tasa de inactivación del virus de la hepatitis B puede alcanzar el 100 %.

Los purificadores de agua constituyen la última línea de seguridad en el suministro de agua potable, proporcionando agua potable segura y limpia. La tecnología de desinfección con ozono se aplica en purificadores de agua gracias a su potente efecto oxidante y a la ausencia de otros productos durante su aplicación. El equipo de desinfección con ozono del purificador de agua incorpora un generador de ozono, un disco de burbujas de difusión microporoso de alta eficiencia y un dispositivo de recolección de gases de escape, entre otros, para que el ozono entre en contacto total con el agua, se disuelva y reaccione rápidamente, logrando así la desinfección y esterilización. Al mismo tiempo, también puede desinfectar y esterilizar el propio purificador de agua (la parte en contacto con el agua potable).

3.3 Aplicación en la vida dietética

(1) Aplicación del gabinete de desinfección y lavavajillas. El principio de desinfección y esterilización del gabinete de desinfección y lavavajillas se basa en la tecnología de desinfección por alta temperatura, rayos ultravioleta y ozono. Entre ellos, el gabinete de desinfección por ozono es un electrodoméstico que genera una cierta concentración de gas ozono mediante métodos físicos, se basa en reacciones bioquímicas para eliminar microorganismos patógenos y desinfecta utensilios para alimentos (bebidas). Este es también uno de los principales productos en China que aplicó por primera vez la tecnología de ozono al campo de los electrodomésticos desde la década de 1980. La desinfección con ozono, como desinfección en fase gaseosa, no tiene una "zona de sombra" o punto ciego de desinfección en comparación con la desinfección ultravioleta con irradiación en línea recta, y tiene un mejor efecto de desinfección en utensilios para alimentos (bebidas). Los utensilios de plástico que no son resistentes a altas temperaturas también se pueden desinfectar con ozono.

(2) En los refrigeradores, se generan olores desagradables durante su uso, lo que provoca la contaminación mutua entre los alimentos, lo que reduce su capacidad de conservación y perjudica la experiencia del consumidor. El ozono puede oxidar muchos compuestos orgánicos y reaccionar fácilmente con -SH, =S, -NH₂, -NH₄, -OH y -CHO. Tiene un alto poder desodorizante y puede utilizarse para eliminar olores en refrigeradores. El ozono reacciona con gases olorosos como el amoníaco, el sulfuro de hidrógeno y los tioles para oxidar y descomponer los olores orgánicos en el refrigerador, logrando así eliminar los olores y purificarlo.

(3) Aplicación de la tecnología de esterilización por ozono en lavadoras. Antes del lavado y durante el último enjuague, el generador de ozono interno inyecta una cantidad adecuada de ozono en el cilindro interior para desinfectar y esterilizar la ropa rápidamente. Tras la esterilización, se convierte automáticamente en oxígeno y puede eliminar el 99,99 % de las bacterias sin desinfectante, lo que resulta 10 veces más eficaz que la esterilización UV. En comparación con otras tecnologías de esterilización, la esterilización por ozono es eficiente, rápida, completa y libre de contaminación secundaria. Sin embargo, sus fuertes propiedades oxidantes pueden causar el envejecimiento del caucho y otros componentes, así como la decoloración de la ropa. Por lo tanto, es necesario utilizarla con precaución al lavar ropa de color oscuro.