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臭氧的應用主要是滅菌消毒。這主要是因為臭氧有的氧化能力，臭氧在一定濃度下能與細菌、病毒、病原體等微生物產生生化反應。臭氧具有很高的能量，在常溫、常壓下很快自行分解為氧（O2）和單個氧原子（O），單個氧原子具有很強的活性，對細菌、病毒、病原體等微生物具有較強的氧化作用。
臭氧與消毒劑比較： 臭氧作為廣譜無殘余污染的氣體消毒劑比食品行業常用的消毒劑（如過氧乙酸、高錳酸鉀、甲醛、二氧化硫）等具有特殊的性臭氧會自行分解為氧氣，不產生殘余污染，消毒后不需通風換氣。常規消毒均需通風換氣或化學中和，麻煩而又降低消毒效果。
臭氧機是牛仔布洗水方法之一，能夠起到消毒、漂白、脫色的作用。臭氧法的作用原理是利用臭氧的強氧化性，破壞牛仔布表面的發色和助色基團，從而達到脫色的目的，對布面產生漂白的效果。
臭氧對不同的有機染料作用是不同的，對堿性染料脫色90%需要5分鐘，而對直接染料則需要5-10分鐘。臭氧與染料反應時，生成水和二氧化碳，臭氧本身在空氣中被還原成氧氣，整個過程與其他方法對比更為環保。臭氧并不穩定，受溫度影響容易分解，因此溫度把控需比較嚴格。在10℃左右，臭氧機氧化漂白的效率較高，且對碳水化合物的降解速度相對較低，故反應通常在常溫狀態下進行。
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