» artykuł Ozon do uzdatniania wody. Gdzie porozmawiamy o wykorzystaniu tego gazu do stworzenia czystszej wody.
Ozon do oczyszczania wody to technologia sprawdzona w czasie. Od ponad wieku kraje europejskie stosują ozonowanie jako preferowaną metodę oczyszczania wody. Pierwszym krajem, który zastosował ozon do oczyszczania wody, była Francja.
Główną różnicą między ozonem jako odczynnikiem do uzdatniania wody a innymi substancjami jest to, że jest on wytwarzany z otaczającego powietrza, bez konieczności zakupu elementów zamiennych, odczynników itp.
Ozon to aktywny związek chemiczny składający się z trzech atomów tlenu. Związek ten jest stabilny, trzeci dodatkowy atom tlenu łatwo ulega odszczepieniu i oddziałuje superaktywnie z otaczającymi go związkami. Na tym zjawisku opiera się technologia ozonowania wody.
Ozon dzięki swojej zwiększonej reaktywności utlenia zanieczyszczenia organiczne, czyni je nierozpuszczalnymi, sprzyja ich powiększaniu, a co za tym idzie, zwiększa skuteczność kolejnych etapów oczyszczania wody, podczas których związki te są odfiltrowywane.
Ozon utlenia żelazo, mangan i metale ciężkie rozpuszczone w wodzie, przekształca je w stan nierozpuszczalny i ułatwia ich dalsze usuwanie.
Brak nieprzyjemnych i szkodliwych zapachów. Jeżeli w wodzie obecny jest siarkowodór i amoniak, to ozonowanie wody całkowicie eliminuje te substancje.
Ozon ma częściowe działanie zapobiegające osadzaniu się kamienia. Ozonowanie wody spowalnia powstawanie soli wapnia na ściankach gorącego rurociągu i częściowo usuwa istniejące osady kredy.
Nowoczesne technologie ozonowania, dzięki zastosowaniu półprzewodników, stają się coraz tańsze. Ponieważ działanie ozonowania jest złożone, przy oczyszczaniu wody dla całego domu w wielu przypadkach, zwłaszcza przy wodzie „ciężkiej”, możliwe jest zastosowanie tej technologii.
Przykład organizacji oczyszczania wody za pomocą ozonu.
To nie jest przepis na wszystkie bolączki, to próba pokazania na własnym przykładzie, jak ozonowanie można wykorzystać w uzdatnianiu wody.
Załóżmy sytuację: woda źródłowa zawiera 2,5 mg/l rozpuszczonego żelaza, utlenialność 12 mgO2/l, mętność 5 mg/l, barwa 30 stopni. Oznacza to, że woda jest mętna, zielona i zawiera dużo materii organicznej i żelaza. Nie jest to najgorsza sytuacja, prosty zmywacz do żelaza sobie z tym poradzi. Ale załóżmy, że zamierzamy zastosować tańsze ozonowanie.
Ogólna zasada jest taka, że dawka ozonu do uzdatniania wody w celu usunięcia żelaza wynosi 0,14*, czyli 0,14-krotność stężenia żelaza. Niestety nie pamiętam źródła. W naszym przypadku dawka ozonu będzie wynosić 0,35 mg/l. Ponieważ utlenialność jest wskaźnikiem złożonym i tak naprawdę nie wiadomo, co tam jest, dawkę ozonu można dokładnie obliczyć jedynie w praktyce. W naszym przykładzie potrzebne jest około 2 mg/l ozonu. Odpowiednio na 1000 litrów potrzeba 2000 miligramów ozonu, czyli 2 gramy. 1000 litrów to ilość wody, jakiej dziennie potrzebuje 3-4 osobowa rodzina.
Ozonatory dzieli się według wydajności: 1 g/godzinę, 2 g/godzinę, 4 g/godzinę itd. Im więcej gramów na godzinę, tym droższe. Załóżmy, że wybraliśmy ozonizator o wydajności 1 g/godzinę. Oznacza to, że według naszego przykładu przetworzenie wody zajmie 2 godziny. Jak będziemy dostarczać ozon? To bardzo proste – użyj kompresora, aby przedmuchać go w zbiorniku. Pęcherzyki powietrza nasycone ozonem przechodzą przez wodę, utleniają wszystko, co da się utlenić i pękają na powierzchni wody. Niezużyty ozon należy usunąć, ponieważ ozon jest dość toksyczny. W tym celu na wylocie zbiornika instaluje się filtr z węglem aktywnym, który rozkłada ozon. Wszystko to powinno znajdować się w dobrze wentylowanym pomieszczeniu.
Woda osiada, żelazo i materia organiczna stają się większe i można je odfiltrować w kolejnym etapie oczyszczania wody za pomocą konwencjonalnych filtrów mechanicznych typu wkładowego. Nie zabraknie filtra z węglem aktywnym i filtra siatkowego. Ale to już trzeba rozpatrywać w kontekście pieniędzy.
Potrzebujesz więc: ozonatora o wydajności 1 g/h, zbiornika magazynującego o pojemności 1000 litrów, kompresora dostarczającego mieszaninę ozonowo-powietrzną do zbiornika, układu dostarczającego ozon do zbiornika, filtra zgrubnego, pompy stacja, mechaniczne filtry do oczyszczania wody.
Schematycznie będzie to wyglądać tak:
Woda pochodzi więc ze studni i jest gromadzona w pojemniku. Poziom wody kontrolowany jest za pomocą pływaka pompy głębinowej i zaworu elektromagnetycznego. Wszystko jest podłączone do timera, który pozwala na pobieranie wody tylko w nocy. Inny timer zawiera ozonizator i sprężarkę dostarczającą mieszaninę powietrza i ozonu do wody. Timer jest zaprogramowany na 2 godziny pracy. Po 2 godzinach wyłącza ozonator i kompresor.
W ciągu tych 2 godzin ozon i powietrze dostają się do zbiornika poprzez wąż z otworami, aby równomiernie dostarczyć ozon w całej objętości zbiornika. Żelazo utlenia się, materia organiczna utlenia się, powiększają się i wytrącają.
Następnie mieszkańcy domu wstają, otwierają kran – a przepompownia dostarcza już oczyszczoną wodę przez szereg filtrów (na przykład oczko 100 mikronów, wkład falisty 30 mikronów, wkład 5 mikronów i filtr z węglem aktywnym) do dom.
Dzięki temu woda nie zawiera żelaza i zawiera znacznie mniej materii organicznej.
Aby usuwanie zanieczyszczeń było pełniejsze, wystarczy po prostu wydłużyć czas ozonowania. Procedura eksperymentu jest prosta – do zbiornika nalano wodę, przepuszczano ozon przez 2 godziny, godzinę, 3 godziny, 4 godziny i porównywano wygląd wody.
Należy pamiętać, że w zanieczyszczonej wodzie ozon rozkłada się niemal całkowicie i staje się bezpieczny dla człowieka już po 20, a dla pewności – po 30 minutach. Oznacza to, że wodę można pić dopiero po tym czasie.
Liczymy czas: zbiornik zaczyna się napełniać o pierwszej w nocy. Napełnianie zbiornika 2 godziny - 3 rano. Czas zniszczenia ozonu w wodzie wynosi 30 minut. 3.30 - woda jest gotowa do użycia.
Koszty projektu są minimalne, jedynymi wymiennymi elementami są wkłady do mechanicznego oczyszczania z filtracją węglową, które znalazłyby się w każdym systemie uzdatniania wody – zarówno z ozonem, jak i bez. Nie ma innych wymiennych elementów ani materiałów eksploatacyjnych – nie ma wymiany wsadu katalitycznego, nie ma kosztów za nadmanganian potasu czy sól.
Gdzie można dostać ozonatory? Głównie od tych firm, które zajmują się basenami. Powiedzą Ci i pokażą, a może nawet zainstalują.
Zatem ozonowanie przy odpowiednim podejściu jest kompleksowym oczyszczaniem wody.
Na podstawie materiałów z http://voda.blox.ua/2008/10/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-34.html
W przeciwieństwie do chlorowania i fluoryzacji wody, podczas ozonowania do wody nie wprowadza się żadnych obcych substancji (ozon szybko się rozpada). Jednocześnie skład mineralny i pH pozostają niezmienione.
Ozon ma największe właściwości dezynfekujące wobec patogenów.
Substancje organiczne zawarte w wodzie ulegają zniszczeniu, uniemożliwiając w ten sposób dalszy rozwój mikroorganizmów.
Większość substancji chemicznych ulega zniszczeniu bez tworzenia szkodliwych związków. Należą do nich pestycydy, herbicydy, produkty naftowe, detergenty, sole sodu, związki siarki, azotu i chloru, które są substancjami rakotwórczymi. Zmniejsza się stężenie azbestu i metali ciężkich. Metale, w tym żelazo, mangan, aluminium itp. Utleniają się do związków nieaktywnych.Tlenki wytrącają się i można je łatwo odfiltrować.
Szybko rozkładający się ozon zamienia się w tlen, poprawiając smak i właściwości lecznicze wody.
Woda uzdatniona ozonem jest bezpieczna bakteriologicznie i chemicznie.
78. Od czego zależy wymagany czas uzdatniania wody?
Zdolność ozonu do rozpuszczania się w wodzie zależy od temperatury wody i powierzchni kontaktu gazów z wodą. Im zimniejsza woda i mniejszy rozmiar rozdzielacza, tym mniej ozonu zostanie rozpuszczonego. Im wyższa temperatura wody, tym szybciej ozon rozkłada się na tlen i jest tracony w wyniku parowania.
W zależności od stopnia zanieczyszczenia wody wymagane są wyższe lub niższe stężenia ozonu. Na przykład w Rosji do oczyszczenia wód powierzchniowych w regionach środkowych i północnych wymagana jest dawka 2,5 mg ozonu na litr wody. W regionach południowych wymagane jest 8 mg na litr.
79. Jak ozon wpływa na żelazo i mangan?
Żelazo często występuje w postaci rozpuszczonej w wodach naturalnych. Jego cząstek koloidalnych (do 0,1 - 9,01 mikrona) nie można zabezpieczyć zwykłymi metodami. Konieczne jest ich wstępne utlenienie. Mangan zwykle towarzyszy żelazu. Pod wpływem ozonu łatwo ulegają utlenieniu do nierozpuszczalnych związków, tworząc duże płatki, które można łatwo przefiltrować.
Związki organiczne zawierające żelazo i mangan są najpierw rozkładane przez ozon, a następnie utleniane. Jest to najskuteczniejsza metoda oczyszczania wody z tego typu związków.
80. Czy po ozonowaniu konieczna jest dodatkowa filtracja wody?
Jeśli woda zawierała dużą liczbę złożonych związków, to w wyniku obróbki ozonem wystąpią w niej różne opady. Taką wodę należy dodatkowo przefiltrować. Do tej filtracji można zastosować najprostsze i najtańsze filtry. Jednocześnie ich żywotność zostanie znacznie wydłużona.
81. Czy powinienem się niepokoić długotrwałym uzdatnianiem wody ozonem?
Uzdatnianie wody nadmiarem ozonu nie powoduje szkodliwych skutków. Gaz szybko zamienia się w tlen, co tylko poprawia jakość wody.
82. Jaka jest kwasowość wody poddanej ozonowaniu?
Woda ma odczyn lekko zasadowy PH = 7,5 - 9,0. Woda ta jest zalecana do picia.
83. O ile wzrasta zawartość tlenu w wodzie po ozonowaniu?
Zawartość tlenu w wodzie wzrasta 14–15 razy.
84. Jak szybko rozpada się ozon w powietrzu i wodzie?
W powietrzu po 10 minutach. Stężenie ozonu zmniejsza się o połowę, tworząc tlen i wodę.
W zimnej wodzie po 15-20 minutach. Ozon rozkłada się na pół, tworząc grupę hydroksylową i wodę.
85. Od czego zależy stężenie ozonu i tlenu w wodzie?
Stężenie ozonu i tlenu zależy od zanieczyszczeń, temperatury, kwasowości wody, materiału i geometrii pojemnika.
86. Dlaczego użyto cząsteczki O 3, a nie O 2?
Ozon jest około 10 razy lepiej rozpuszczalny w wodzie niż tlen. Im niższa temperatura wody, tym dłuższy czas przechowywania.
87. Dlaczego warto pić wodę utlenioną?
Zwiększa się zużycie glukozy przez tkanki i narządy, wzrasta nasycenie osocza krwi tlenem, zmniejsza się stopień głodu tlenowego i poprawia się mikrokrążenie krwi. Pozytywnie wpływa na metabolizm wątroby i nerek. Wspomagana jest praca mięśnia sercowego. Częstość oddechów zmniejsza się, a objętość oddechowa wzrasta.
88. Ile czasu zajmuje ozonowanie wody?
Im bardziej woda jest nasycona zanieczyszczeniami, tym dłuższy jest czas przetwarzania. Przykładowo ozonowanie 3 litrów wody kranowej zajmuje 10 – 15 minut. Tę samą ilość wody pobranej ze zbiornika, w zależności od pory roku i stopnia zanieczyszczenia, należy pobierać trzy do czterech razy dłużej.
89. Czym lepiej ozonować wodę w misce lub słoiku?
Lepiej wybrać naczynia szklane ze zwężającą się szyjką (słoikiem), aby w ograniczonej objętości wytworzyć większe stężenie ozonu.
90. Kiedy lepiej uzdatnić wodę na herbatę, przed czy po zagotowaniu?
91. Czy można ozonować wodę mineralną?
W takiej wodzie zostają zachowane wszystkie minerały, staje się ona bezpieczna i nasycona tlenem.
92. Dlaczego ozonuje się produkty spożywcze?
Ozon usuwa organiczne i nieorganiczne szkodliwe substancje, wirusy, pleśń i jaja robaków z produktów spożywczych.
Kurczaki, wołowina, wieprzowina, ryby hodowane w warunkach przemysłowych karmione są antybiotykami i sterydami anabolicznymi. Rośliny są nawożone i opryskiwane środkami przyspieszającymi wzrost oraz chroniącymi je przed szkodnikami i chorobami. Substancje te, dostając się do organizmu wraz z pożywieniem, są źródłem zaburzeń metabolicznych lub prościej szkodzą naszemu zdrowiu.
Ozonowanie produktów spożywczych to przyjazny dla środowiska sposób oczyszczenia ich z różnych zanieczyszczeń, zwiększając tym samym ich właściwości konsumenckie.
93. Czy konieczne jest ozonowanie zbóż?
Tak, powinniśmy.
94. Jak przetwarzać mięso?
Mięsa nie należy zamrażać.
Najpierw pokroić na kawałki około 2 cm i włożyć do wody na 10 minut. Przetwarzaj przez 15 do 25 minut.
95. Czy produkty przeznaczone do przechowywania wymagają obróbki?
Raczej. Ozonowanie wydłuża okres przydatności do spożycia.
96. Czy ozon niszczy składniki odżywcze zawarte w warzywach, mięsie i owocach?
Wszystkie składniki odżywcze zostają zachowane.
97. Czy jajka należy przetwarzać?
Obróbka jaj ozonem wydłuża ich okres przydatności do spożycia i zapobiega możliwości skażenia salmonellą.
98. Jak przetwarzać napoje alkoholowe?
Wódkę i wino traktuj tak samo jak wodę, tj. 10 - 15 minut
99. Czy można dezynfekować naczynia ozonem?
Tak! Dobrze jest zdezynfekować naczynia dziecięce, naczynia konserwowe itp. W tym celu należy włożyć naczynia do pojemnika z wodą, obniżyć kanał wentylacyjny wraz z przegrodą. Przetwarzaj przez 10–15 minut.
100. Z jakich materiałów powinny być wykonane naczynia do ozonowania?
Szkło, ceramika, drewno, plastik, emalia (bez odprysków i pęknięć). Nie używaj przyborów metalowych, w tym aluminiowych i miedzianych. Guma nie wytrzymuje kontaktu z ozonem.
101. Obróbka obuwia. Czy można pozbyć się uporczywego zapachu?
Tak! Umieść buty w plastikowej torbie. Usuń rozproszony kamień z kanału. Skieruj strumień na czubek buta. Zawiąż paczkę. Przetwarzaj przez 10–15 minut.
102. Jak wyeliminować nieprzyjemne zapachy w sprzęcie AGD?
Kanał wylotowy ozonatora bez dyszy umieszcza się w lodówce lub pralce, a ozonizator włącza się na 10-15 minut w celu całkowitego dezodoryzacji przy zamkniętych drzwiach lodówki lub pralki.
103. Jak ozonować bieliznę i pościel?
Włóż bieliznę lub pościel do plastikowego worka, do którego włóż przewód powietrzny ozonatora bez dyszy. Zawiąż górę torby, nie ściskając przewodu powietrznego i dezynfekuj przez 10-15 minut.Ta metoda jest bardzo wygodna w obróbce bielizny dziecięcej i pieluszek, ponieważ eliminuje potrzebę prasowania.
104. Czy ozon może pogorszyć kolor materiału?
Zastosowanie wody ozonowanej do prania odzieży nadaje wyrobom jasność, kontrast, świeżość, a także je dezynfekuje.
105. Czy zastosowanie ozonowania powietrza skutecznie eliminuje zapachy z zadymionych pomieszczeń i pomieszczeń po remoncie (zapach farby, lakieru)?
Tak, to jest skuteczne. Przetwarzanie można przeprowadzić kilka razy.
106. Czy w pomieszczeniach klimatyzowanych konieczne jest ozonowanie powietrza?
Po przejściu powietrza przez klimatyzatory i urządzenia grzewcze, zawartość tlenu w powietrzu maleje, a poziom toksycznych składników powietrza nie zmniejsza się. Ponadto stare klimatyzatory same w sobie są źródłem zanieczyszczeń i infekcji oraz prowadzą do „syndromu zamkniętej przestrzeni”, objawiającego się bólami głowy, zmęczeniem i częstymi chorobami układu oddechowego. Ozonowanie takich pomieszczeń jest po prostu konieczne.
107. Czy można zdezynfekować klimatyzator ozonem?
Tak, jest to możliwe i konieczne.
108. Czy można stosować wodę ozonowaną dla roślin?
Tak, można podlewać rośliny domowe i zaprawiać nasiona wodą ozonowaną.
109. Zasada działania ozonatora.
Ozon pozyskiwany jest z powietrza przedostającego się do urządzenia w wyniku pracy pompy. Pod wpływem wyładowania elektrycznego cząsteczki tlenu w powietrzu zostają wzbudzone i rozpadają się na atomy. Uwolnione atomy tymczasowo łączą się z cząsteczkami tlenu, tworząc ozon.
110. Okres użytkowania ozonatora.
Okres gwarancji na usługę - 1 rok. Żywotność ozonatora wynosi od 5 do 10 lat, pod warunkiem, że pracuje on nie dłużej niż 6 godzin dziennie. Czas ciągłej pracy nie powinien przekraczać 30 minut. Przerwa pomiędzy włączeniami wynosi co najmniej 10 minut.
111. Jak wybrać lokalizację ozonatora?
Najlepiej powiesić go na ścianie. Należy pamiętać, że ozon jest cięższy od powietrza, dlatego wskazane jest umieszczenie urządzenia odpowiednio wysoko. Podczas uzdatniania wody, aby uniknąć cofania się, ozonator należy umieścić nad naczyniem z wodą.
112. Jaka jest rola kamienia rozproszonego? Czy nie wprowadza elementów zanieczyszczeń?
Kamień rozproszony służy do ozonowania wody i pełni rolę rozdzielacza strumienia ozonu, tworząc dużą powierzchnię do reakcji cząsteczek ozonu z wodą. Sam nie reaguje z ozonem. Będąc stale w środowisku ozonowym, nie jest ono źródłem zanieczyszczeń. Rozproszony kamień należy zanurzać wyłącznie w wodzie. W gęstych płynach kanaliki rozwarstwiające kamienia zatykają się. Gęste płyny (mleko, tłuszcze roślinne) należy ozonować za pomocą rurki bez nasadki dyfuzora.
Jeśli to konieczne, możesz kupić podobne rozproszone kamienie w sklepie z artykułami dla zwierząt.
113. Jak sprawdzić działanie ozonatora?
Oznaki nieprawidłowego działania ozonatora:
brak zapachu ozonu;
brak dźwięku pracującego generatora lub wentylatora;
Urządzenie jest zbyt głośne.
Jeżeli pomimo zewnętrznych oznak normalnej pracy ozonatora nie czujesz zapachu ozonu, wrzuć kilka kropel niebieskiego tuszu do szklanki z wodą. Kanał powietrzny z nawiewnikiem opuścić do wody. Oznaką prawidłowego działania jest przebarwienie wody.
114. Czy ozonator może być używany w sposób ciągły?
W celu racjonalnego użytkowania urządzenie należy wyłączać na 10-15 minut co 30 minut pracy.
Ozonator anionowy amerykańskiej korporacji Green World pomoże Ci nie tylko utrzymać, ale i znacząco poprawić Twoje zdrowie. Masz możliwość korzystania z niezastąpionego urządzenia w Twoim domu - ozonizatora anionowego, który łączy w sobie wszystkie cechy i funkcjonalność zarówno jonizatora powietrza, jak i ozonatora (wielofunkcyjnego...
Ozonator do samochodu wyposażony jest w oświetlenie i aromatyzator. Tryby ozonowania i jonizacji można włączyć jednocześnie. Tryby te można także włączyć oddzielnie. Ozonator ten jest niezastąpiony podczas długich podróży, gdy zwiększa się zmęczenie kierowcy, pogarsza się wzrok i pamięć. Ozonator łagodzi senność, dodając wigoru w wyniku napływu...
Proszę porównać właściwości ozonu i tlenu według tych kryteriów! i dostałem najlepszą odpowiedź
Odpowiedź od Irina Ruderfer[guru]
1. Pierwiastek chemiczny tworzący substancję - tlen, związek chemiczny. Symbol O, dla obu
2. Molekularny wzór chemiczny: tlen O2, ozon O3
3. Stan skupienia, barwa, zapach, rozpuszczalność w wodzie
Tlen w normalnych warunkach jest bezbarwnym, pozbawionym smaku i zapachu gazem, słabo rozpuszczalnym w wodzie (4,9 ml/100g w temperaturze 0°C, 2,09 ml/100g w temperaturze 50°C)
Ozon w normalnych warunkach jest niebieskim gazem o specyficznym zapachu. Rozpuszczalność w wodzie w temperaturze 0 °C - 0,394 kg/m3. M; (0,494 l/kg) jest 10-krotnie większa w porównaniu do tlenu.
4. Aktywność chemiczna
Obie modyfikacje są utleniaczami, ale ozon jest znacznie silniejszy
Z reguły reakcja utleniania przebiega wraz z wydzielaniem ciepła i przyspiesza wraz ze wzrostem temperatury. Ozon jest silnym utleniaczem, znacznie bardziej reaktywnym niż tlen dwuatomowy. Utlenia prawie wszystkie metale (z wyjątkiem złota, platyny i irydu) do ich najwyższych stopni utlenienia. Utlenia wiele niemetali.
5. Bycie w naturze
Tlen jest najpowszechniejszym pierwiastkiem na Ziemi, jego udział (w różnych związkach, głównie krzemianach) stanowi około 47,4% masy stałej skorupy ziemskiej. Wody morskie i słodkie zawierają ogromną ilość związanego tlenu - 88,8% (m/m), w atmosferze zawartość wolnego tlenu wynosi 20,95% obj. i 23,12% mas. Ponad 1500 związków występujących w skorupie ziemskiej zawiera tlen.
Ozon powstaje w wielu procesach, którym towarzyszy uwolnienie tlenu atomowego, na przykład podczas rozkładu nadtlenków, utleniania fosforu itp.
Kiedy powietrze zostanie napromieniowane twardym promieniowaniem ultrafioletowym, powstaje ozon. Ten sam proces zachodzi w górnych warstwach atmosfery, gdzie warstwa ozonowa tworzy się i utrzymuje pod wpływem promieniowania słonecznego.
Ozon atmosferyczny odgrywa ważną rolę dla całego życia na planecie. Tworząc warstwę ozonową w stratosferze, chroni rośliny i zwierzęta przed ostrym promieniowaniem ultrafioletowym. Dlatego problem powstawania dziury ozonowej nabiera szczególnego znaczenia. Jednakże ozon troposferyczny jest substancją zanieczyszczającą, która może zagrażać zdrowiu ludzi i zwierząt oraz uszkadzać rośliny.
6. Znaczenie
Tlen – zobacz Wikipedię
Zastosowanie ozonu wynika z jego właściwości:
silny utleniacz:
lub sterylizacji wyrobów medycznych
o przy otrzymywaniu wielu substancji w praktyce laboratoryjnej i przemysłowej
lub papier wybielający
o do oczyszczania oleju
silny środek dezynfekujący:
o do oczyszczania wody i powietrza z mikroorganizmów (ozonowanie)
lub dezynfekcji pomieszczeń i odzieży
Odpowiedź od 2 odpowiedzi[guru]
Cześć! Oto wybór tematów z odpowiedziami na Twoje pytanie: Proszę porównać charakterystykę ozonu i tlenu według tych kryteriów!
Oddziaływanie zanieczyszczeń z ozonem następuje w wyniku bezpośredniej reakcji z cząsteczkami ozonu lub z rodnikami powstającymi podczas jego rozkładu. Ozon oddziałuje aktywniej z anionami niż z substancjami obojętnymi i kationowymi.
Ozon, będąc aktywnym utleniaczem, oddziałuje z wieloma substancjami organicznymi i nieorganicznymi. Spośród halogenów fluor nie reaguje z ozonem, a chlor praktycznie nie wchodzi w interakcje. Brom jest utleniany przez ozon najpierw do podbromianu, a następnie do związków bromianowych. W takim przypadku powstały bromek może jednocześnie oddziaływać z substancjami pochodzenia organicznego i amoniakiem. Jod jest bardzo szybko utleniany przez ozon, tworząc jodany i kwas podjodowy. Sole kwasów zawierających chlorowce nie są już podatne na utlenianie ozonem. Azot i jego związki, w tym amoniak i jony amonowe, a także azotany, z wyjątkiem amin, które dobrze oddziałują z rodnikami hydroksylowymi, są praktycznie obojętne dla ozonu. Toksyczne cyjanki łatwo ulegają utlenieniu przez ozon do cyjanianów, których dalsze utlenianie zachodzi bardzo powoli i przyspiesza dopiero w obecności jonów miedzi, zwalniając w obecności jonów żelaza w roztworze. Siarka i siarczyny podczas interakcji z ozonem utleniają się do siarczanów. Jeśli chodzi o reakcje z metalami, ozon dość aktywnie utlenia żelazo i mangan, kobalt i nikiel, tworząc tlenki i wodorotlenki, które są usuwane z roztworu podczas flokulacji lub filtracji. Chrom jest praktycznie pasywny w stosunku do ozonu, chociaż w pewnych warunkach może zostać przez niego utleniony do maksymalnego stopnia utlenienia, czyli chromu sześciowartościowego.
1.1 Wprowadzenie
Ozon został odkryty w 1840 roku przez szwajcarskiego chemika Christiana Schombeina po eksperymentach z elektrolizą kwasów. Bardzo szybko, w wyniku szeregu badań, wykazano, że ozon to tlen trójatomowy, w normalnych warunkach gaz, którego charakterystyczną właściwością jest zdolność do utleniania wielu substancji i dezynfekowania mikroflory. Właściwości te bardzo szybko znalazły zastosowanie w przemyśle do uzdatniania wody pitnej. Już pod koniec lat 90-tych XIX wieku w Holandii i Niemczech podejmowano próby dezynfekcji wody pitnej za pomocą ozonu. Za ogólnie przyjętą datę narodzin technologii ozonowego uzdatniania wody przyjmuje się rok 1906, kiedy to we francuskim mieście Nicea rozpoczęła działalność stacja uzdatniania wody nosząca symboliczną nazwę „bon voyage” o wydajności wody 22,5 m3/dobę. Stacja działała pomyślnie do 1970 roku, kiedy to została zmodernizowana. Praktyka ta stała się później powszechna, o czym świadczą następujące dane: W Niemczech liczba przedsiębiorstw stosujących ozon wzrosła w latach 1984–2000. Od 30 do 300, a w USA od 1954 do 1997 odpowiednio od 10 do 5500.
W Rosji skuteczność ozonowania w uzdatnianiu wody oceniano niemal w tym samym czasie, co za granicą. W 1901 r. na V Kongresie Wodociągowym wysłuchano sprawozdania inżyniera N.P. Zimin o ozonowaniu wody; ten ostatni scharakteryzował „ozonowanie wody jako sposób na wyeliminowanie niedociągnięć w jej filtracji w miejskich wodociągach”.
W 1905 roku w Szpitalu Pietropawłowskim w Petersburgu uruchomiono eksperymentalną instalację do ozonowania wody. Stwierdzono, że liczba bakterii została zmniejszona średnio o 98,8%, poprawił się smak i poprawiła się barwa oczyszczonej wody. W 1911 roku w Petersburgu rozpoczęła działalność największa wówczas na świecie stacja ozonowania wody. Po otwarciu jego wydajność wynosiła 44,5 tys. m3/dobę uzdatnionej wody.
Przegląd pomysłów na temat ozonu, jego produkcji i zastosowania w różnych dziedzinach na początku XX wieku znajduje się w książce rosyjskiego inżyniera V.V. Caraffa-Corbutt „Ozon i jego zastosowanie w przemyśle i kanalizacji”, opublikowana w 1912 r.
Jedną z pierwszych monografii radzieckich na ten temat jest książka V.F. Kozhinov i I.V. Kozhinowa „Ozonowanie wody”. Prace te pochodzą z ubiegłego wieku. Ostatnio poczyniono znaczne postępy w produkcji ozonu, otwierając nowe i bardzo obiecujące zastosowania ozonu.
1.2 Ozon, jego właściwości i podstawowe reakcje z różnymi substancjami.
1.2.1 Właściwości fizykochemiczne ozonu.
W normalnych warunkach ozon jest gazową, bezbarwną substancją o ostrym zapachu. Uważa się, że zapach ozonu to zapach świeżego powietrza po burzy. Jest to rzeczywiście prawdą, ale tylko wtedy, gdy jego stężenie jest bardzo niskie i stanowi ułamek maksymalnego dopuszczalnego stężenia (MPC). Szczegółowy opis właściwości fizykochemicznych ozonu jest omawiany m.in. w licznych pracach. Niektóre podstawowe właściwości fizykochemiczne ozonu podano w tabeli 1.1 .
Tabela 1.1.Podstawowe właściwości fizyczne i chemiczne ozonu.
Czysty ozon jest wybuchowy. Nie jest stabilny i szybko się rozkłada. Na rozkład ozonu ma wpływ wiele czynników: temperatura, pH, obecność substancji ulegających utlenianiu itp.
1.2.2 Rozpuszczalność ozonu w wodzie
Kiedy ozon rozpuszcza się w wodzie, jego stężenie stopniowo wzrasta i osiąga wartości graniczne dla danych warunków.
Rozpuszczalność ozonu w wodzie można wyrazić albo w postaci tzw. współczynnika Bunzea – β, wyrażającego stosunek objętości rozpuszczonego ozonu, zredukowanego do warunków normalnych, do objętości wody (Voz/Vw), lub w wartościach bezwzględnych rozpuszczonego ozonu (g/l). Uważa się, że proces rozpuszczania przebiega zgodnie z prawem Henry'ego, zgodnie z którym ilość rozpuszczonego ozonu jest proporcjonalna do ciśnienia ozonu nad roztworem. Prawo to można zapisać jako:
C statyczny = β
C. statyczny- rozpuszczalność ozonu, g/l;
β – współczynnik Bunsena;
M– gęstość ozonu = 2,14 g/l;
Pγ– ciśnienie cząstkowe ozonu w rozpatrywanym ośrodku gazowym.
Należy zauważyć, że rozpuszczalność ozonu jest znacznie wyższa niż głównych gazów atmosferycznych - azotu i tlenu, ale słabsza niż takich utleniaczy, jak chlor i dwutlenek chloru. Rozpuszczalność ozonu wzrasta wraz ze spadkiem temperatury wody. Jednocześnie występuje duży rozrzut danych eksperymentalnych różnych autorów przedstawionych w tabeli 1.2 .
Tabela 1.2 Rozpuszczalność ozonu w wodzie.
|
T, °C |
Według |
Według |
Według |
||||
|
Β (l O3/l H2O) |
Rozpuszczalność, g/l |
Β (l O3/l H2O) |
Rozpuszczalność, g/l |
Β (l O3/l H2O) |
Rozpuszczalność, g/l |
||
1.2.3 Rozkład ozonu w wodzie
Równocześnie z rozpuszczaniem ozonu w wodzie następuje jego rozkład. Ponadto szybkość jego zaniku, a także odwrotna wartość „czas życia” zależy od temperatury wody, a przede wszystkim od składu wody. Przede wszystkim z obecności w wodzie różnych zanieczyszczeń, zwłaszcza niektórych związków organicznych i jonów metali.
Żywotność w wodzie raz destylowanej wynosi 20 minut, a w zwykłej wodzie kilka minut.
1.3 Reakcje ozonu z substancjami nieorganicznymi.
Ozon może reagować z różnymi substancjami znajdującymi się w wodzie na dwa różne sposoby - bezpośrednio jako ozon (w postaci molekularnej) oraz w postaci rodnika OH*, który powstaje podczas rozkładu ozonu w wodzie. Uważa się, że w wodzie neutralnej te 2 kanały reakcji są rozmieszczone równomiernie. W środowisku kwaśnym dominuje mechanizm molekularny, a w środowisku zasadowym dominuje mechanizm rodnikowy.
Ponieważ ozon pełni funkcję utleniacza w reakcjach chemicznych, jego zdolność utleniającą można ocenić na podstawie tzw. wartości potencjału oksydacyjnego. Wartości potencjałów utleniających różnych substancji utleniających podano w tabeli 1.3 .
Tabela 1.3. Potencjały redoks różnych substancji.
Ze stołu 1.3. Wynika z tego, że ozon jest bardzo silnym utleniaczem. Z substancji stabilnych to drugie miejsce po fluorze I przewyższa chlor półtorakrotnie.
1.3.1 Reakcja ozonu z metalami.
Będąc silnym utleniaczem, ozon w fazie gazowej utlenia większość metali z wyjątkiem złota i niektórych metali z grupy platynowców, tlenków o wyższych stopniach utlenienia, ale reakcje te zwykle wymagają obecności śladów wilgoci. Metale alkaliczne i metale ziem alkalicznych są utleniane przez ozon w taki sam sposób jak tlen, tylko w szybszym tempie. Co ciekawe, płytki ze złota i platyny (oraz w mniejszym stopniu srebra i miedzi) w atmosferze suchego ozonu uzyskują ujemny ładunek elektryczny.
Srebro metaliczne jest dobrze utleniane przez ozon, zarówno w wilgotnym, jak i suchym gazie, w zakresie temperatur od temperatury pokojowej do 1000C z utworzeniem brązowego tlenku Ag2O. Ten ostatni jest dobrym katalizatorem rozkładu ozonu.
Rtęć metaliczna, podobnie jak srebro, jest utleniana przez ozon już w temperaturze pokojowej, a powierzchnia traci swoją naturalną ruchliwość, przykleja się do szkła, a menisk rtęci staje się bardziej płaski. Roztopiona cyna w temperaturze 5000C w obecności 1% ozonu pokrywa się warstwą tlenku. Ozon w obecności wody utlenia ołów tworząc wodorotlenek. W przypadku braku wilgoci głównym produktem tej reakcji jest ciemnobrązowy dwutlenek ołowiu.Polerowanie powierzchni miedzi, cynku, żelaza i różnych stali w atmosferze wilgotnego ozonu powoduje pokrycie luźnymi warstewkami tlenków, jak w przypadku zwykłej korozji atmosferycznej. W suchej atmosferze powierzchnie te ulegają pasywacji ozonem, tworząc warstwę ochronną. Podobny obraz obserwuje się dla miedzi i cynku.
Oddziaływanie metali z ozonem w roztworach jest bardziej zróżnicowane. Tak więc, jeśli ozon w fazie gazowej nie wpływa na złoto, to jego niewielkie dodatki sprzyjają rozpuszczaniu złota w roztworach cyjanku potasu 1,5-2 razy i srebra 3 razy.
Zaproponowano wykorzystanie silnych właściwości utleniających ozonu do selektywnego utleniania minerałów w środowisku wodnym. W ten sposób otrzymano siarczany baru i strontu. Siarczki metali ciężkich są cennymi surowcami hutniczymi, dlatego też ich przemiana w rozpuszczalne w wodzie siarczany (lub tlenki) budzi zainteresowanie już od bardzo dawna. Obecnie zgromadzono na ten temat szeroką gamę danych eksperymentalnych laboratoryjnych lub półprzemysłowych. Mówimy o tworzeniu siarczków z kwaśnych mas w oparciu o ługowanie metali ozonem. Ta technologia hydrometalurgiczna ma wiele zalet w stosunku do obecnie stosowanej pirometalurgii.
1.3.2 Reakcje ozonu z niemetalami.
Niemetale reagują z ozonem na różne sposoby. Fosfor suchy, zarówno biały, jak i czerwony, jest utleniany przez ozon do P2O5. Arsen, podobnie jak fosfor, siarka, selen, tellur, w suchej atmosferze utlenia się do tlenków, a w obecności wody tworzą się odpowiednie kwasy, a w wodzie alkalicznej - sole.
Azot nie reaguje z ozonem, natomiast tlenki azotu (niektóre z nich) reagują bardzo łatwo, co pozwala wyeliminować je z emisji gazów szeregu przedsiębiorstw. Drugi nieprzyjemny składnik wielu emisji gazów, dwutlenek siarki, nie reaguje z ozonem w fazie gazowej, ale reaguje w roztworze. Cyjanki (jony cyjankowe) łatwo reagują z ozonem w roztworze wodnym, a procesy te, a także usuwanie żelaza i manganu z wody, zostały szczegółowo omówione poniżej.
Ozon utlenia wszystkie halogeny z wyjątkiem fluoru, a łatwość utleniania wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej pierwiastka. Procesy te zostały pokrótce omówione w części poświęconej uzdatnianiu wody w basenach.
1.4. Reakcje ozonu ze związkami organicznymi.
Scharakteryzowanie reakcji wszystkich głównych substancji organicznych z ozonem jest dość trudne. Rozważając bezpośrednie skutki ozonu, można po prostu zwrócić uwagę na kilka ogólnych kwestii.
Nasycone związki alkilowe reagują z ozonem bardzo powoli. Większość węglowodorów chlorowanych, a nawet węglowodorów nienasyconych nie reaguje bezpośrednio z ozonem. W tym przypadku konieczne jest pośrednie oddziaływanie z ozonem poprzez rodnik OH*. Benzen utlenia się przez ozon bardzo wolno, a wielopierścieniowe węglowodory szybciej. Czas reakcji ozonu ze związkami fenolowymi wynosi kilka sekund.
Kwasy karboksylowe, kwasy ketonowe i szereg podobnych związków są końcowymi stabilnymi produktami utleniania substancji organicznych przez ozon.
Aminy przy obojętnym pH reagują z ozonem bardzo wolno, przy pH > 8 reakcje utleniania zachodzą szybciej. Jednakże reakcje utleniania amin zachodzą głównie poprzez rodniki OH. Aminy czwartorzędowe (aminy aromatyczne) szybciej reagują z ozonem.
Alkohole mogą reagować z ozonem, tworząc wodoronadtlenki jako związki pośrednie. Jednocześnie utleniają się do kwasów karboksylowych, natomiast alkohole drugorzędowe utleniają się do ketonów. Kwasy karboksylowe słabo lub wcale nie reagują z ozonem.
Merkaptany utleniają się pod wpływem ozonu do kwasów sulfonowych. Substancjami pośrednimi są wodorosiarczyny i związki sulfonowe. Aminokwasy zawierające siarkę (cysteina, cestyna i metionina) szybko reagują.
Aminokwasy (składnik białek) reagują na zasadzie elektrofilowej.
Wśród pestycydów zawierających estry fosforanowe najbardziej znany jest paration. Ozonowanie tego związku powoduje powstanie paraoksonu, który jest bardziej toksyczny niż paration. Dalsze ozonowanie przekształca paraokson w mniej toksyczne substancje (np. nitrofenol, który następnie utlenia się do produktów końcowych – azotanów i CO2).
1,5. Ozon jako inaktywator mikroflory.
Jak wspomniano powyżej, ozon ma silne działanie bakteriobójcze i zjadliwe (inaktywujące wirusy).
W literaturze naukowej (zwłaszcza popularnej) często podaje się, że ozon faktycznie dezaktywuje bakterie i wirusy silniej niż chlor (co zostanie zilustrowane poniżej), jednak ilościowe szacunki tej zalety należy traktować z pewnymi zastrzeżeniami.
Obecnie przy ocenie skuteczności konkretnego środka dezynfekcyjnego bierze się pod uwagę tzw CxT kryterium, tj. iloczyn stężenia odczynnika i czasu działania.
Można powiedzieć, że:
EKSPOZYCJA (INAKTYWACJA) = Stężenie * Czas ekspozycji.
Na stole 2.1. wartości przedstawiono dla porównania CxT kryteria dla różnych mikroorganizmów - środki dezynfekcyjne.
Tabela 2.1. Oznaczający CxT kryteria dla różnych mikroorganizmów (99% inaktywacji w temperaturze 5-25°C. CxT kryterium (Mg/l*min)
Oczywiste jest, że ozon ma przewagę nad środkami dezynfekcyjnymi, takimi jak chlor, chloramina i dwutlenek chloru, ale w różny sposób w przypadku różnych patogenów. W przypadku patogenów takich jak Escherichia coli (E-coli) ozon jest skuteczniejszy niż chlor, ale niewiele. Jednocześnie dla cryptosporidium stosunek CxT Kryteria dla tych środków dezynfekcyjnych są bliskie 1000. Zasadniczo odczynniki dezynfekcyjne, takie jak chlor, brom, jod, dwutlenek chloru i srebro, mogą konkurować z ozonem.
Molekularny chlor gazowy rozpuszczając się w wodzie, rozpada się, tworząc kwas chlorawy HOCl, który z kolei dysocjuje w wodzie na anion ClO- i kation H+. Stopień tej dysocjacji zależy od kwasowości ośrodka. Stwierdzono, że przy pH = 8 stężenie niezdysocjowanego kwasu wynosi ≈ 20%, a przy pH = 7 stężenie HClO wynosi ≈80%. Ponieważ HClO ma silne działanie bakteriobójcze, przy stosowaniu chloru (nawet w postaci podchlorynu) konieczne jest utrzymanie optymalnej wartości pH.
Jod, jako środek dezynfekujący, służy do dezaktywacji mikroflory w małych systemach uzdatniania wody, a czasami w małych basenach. Jod pod względem właściwości dezynfekcyjnych jest słabszy od chloru, a zwłaszcza ozonu, ale jest wygodniejszy w transporcie.
Brom w zasadzie można stosować do celów dezynfekcyjnych, jednak w obecności innych utleniaczy tworzy bromiany, pochodne kwasu HBrO3, które są bardzo szkodliwe i mają niską wartość MPC. Problem ten – powstawanie bromianów podczas ozonowania wód zawierających brom – jest dość poważny i omówimy go w rozdziale „Wykorzystanie ozonu do przygotowania wody pitnej”. Srebro jest egzotycznym, ale bardzo słabym środkiem dezynfekującym i jest rzadko stosowane.
Ponadto w ostatnim czasie przemysł krajowy i zagraniczny oferuje szereg substancji organicznych o silnym działaniu dezynfekującym. Jednak wszystkie mają pewne wady i nie znalazły jeszcze szerokiej dystrybucji.
Zatem prawdziwym konkurentem ozonu może być jedynie chlor. Niestety chlor ma istotne wady:
Przez długi czas stosowano chlor ciekły z butli ciśnieniowych, co stanowiło duży problem z punktu widzenia bezpieczeństwa. Obecnie produkuje się chlor lub stosuje się podchloryn, który po rozpuszczeniu w wodzie tworzy niezbędne stężenie wolnego chloru. Należy zauważyć, że termin „wolny chlor” odnosi się do stężenia kwasu podchlorawego HClO. Użycie podchlorynu powoduje konieczność przechowywania zapasu odczynnika, jednak podczas przechowywania podchloryn rozkłada się i zawartość wolnego chloru maleje.
Jedną z głównych nieprzyjemnych właściwości chloru jest to, że gdy reaguje on z większością związków organicznych, powstaje cała gama pochodnych chloroorganicznych, z których większość jest wysoce toksyczna. Chlorofenole, a zwłaszcza polichlorofenole, niektóre z tych ostatnich, tzw. dioksyny, należą do najsilniejszych obecnie znanych trucizn organicznych, a działanie tych toksyn polega na niszczeniu układu odpornościowego człowieka, dlatego w przypadku dioksyn stosuje się termin „chemiczny AIDS”. jest czasami używany.
Chlor bardzo łatwo reaguje z amoniakiem, tworząc chloraminy. Substancje te mają bardzo słabe działanie dezynfekujące, ale są wyjątkowo drażniące dla błon śluzowych oczu i nosogardzieli. Chloraminy są często nazywane „chlorem związanym”. Ten związany chlor jest 5-10 razy silniejszym środkiem drażniącym niż wolny chlor.
Ozon może również tworzyć związki pośrednie (produkty uboczne) podczas ozonowania mediów gazowych i skondensowanych. Teoretycznie można założyć, że powstające produkty są bardziej toksyczne niż ozon.
Problem ten był przedmiotem badań wielu naukowców na całym świecie. Stężenia i skład substancji pośrednich powstałych w wyniku ozonowania są w dużym stopniu zależne od tego, czy ozonowana jest woda pitna, czy ścieki. Oczywiście w pierwszym przypadku powstaje znacznie mniej produktów ubocznych, a ich skład jest bardziej oczywisty. Wszystkie te kwestie zostaną omówione w odpowiednich rozdziałach recenzji. Dość spójne wyniki wieloletnich badań można podsumować w następujący sposób:
W zdecydowanej większości przypadków produkty pośrednie utleniania substancji zanieczyszczających przez ozon są MNIEJ TOKSYCZNE niż składniki oryginalne.
Bezpośrednie porównanie substancji pośrednich powstałych podczas porównawczych eksperymentów chlorowania i ozonowania wykazało, że w pierwszym przypadku powstaje znacznie więcej niepożądanych produktów ubocznych.
Bezpośrednie porównania chloru i ozonu jako środków dezynfekujących mikroflorę przeprowadzono w licznych badaniach eksperymentalnych oraz w działających stacjach uzdatniania wody. Przypomnijmy tylko niektóre ze słynnych dzieł:
M. Kane i Glöckner badali wpływ ozonu i chloru na cysty (gęste błony utworzone wokół organizmów jednokomórkowych) Endamoeba hystolica oraz na bakterie towarzyszące tym kulturom. Ustalono, że czas potrzebny do zniszczenia tych organizmów przy stężeniu resztkowym ozonu 0,3 mg/l wynosi 2-7,5 minuty, a dla chloru (stężenie resztkowe 0,5-1 mg/l) jest znacznie dłuższy i wynosi 15-20 minut.
Wirusolodzy w USA i Niemczech w latach 40.-60. przeprowadzili szereg badań z zawiesinami wirusa polio w celu jego inaktywacji za pomocą chloru, ozonu i dwutlenku chloru.
Wnioski z tych badań można przedstawić w następujący sposób:
Inaktywację wirusa polio chlorem osiąga się przy dawce 0,1 mg/l przy temperaturze wody 18°C, przy temperaturze wody 7°С dawka chloru powinna wynosić co najmniej 0,25 mg/l.
Inaktywację wirusa za pomocą ozonu osiąga się przy dawce 0,1 mg/l przy temperaturze wody 18°C, dla wody zimnej 7°С dawkę należy zwiększyć do 0,15 mg/l.
W przypadku stosowania dwutlenku chloru należy zastosować dawkę 0,6 mg/l (18°C). Dla wody o temperaturze 7°С dawka dwutlenku chloru powinna wynosić 1 mg/l.
Według Naumanna patogeny polio są niszczone przez ozon w stężeniu 0,45 mg/l w ciągu 2 minut, natomiast przy chlorowaniu w dawce 1 mg/l zajmuje to 3 godziny.
Według niektórych autorów ozon skuteczniej niż chlor eliminuje mikroalgi i pierwotniaki. Tym samym ozon w stężeniu 15 mg/l w ciągu 3 minut niszczy gatunki pierwotniaków, które zachowują swoją aktywność, gdy woda jest uzdatniana chlorem w dawce 250 mg/l przez długi czas.
Larwy mięczaków draceny ginęły w 90% przy dawce ozonu 0,9-1,0 mg/l, 98% przy dawce 2 mg/l i całkowicie przy dawce 3 mg/l. Dorosłe formy mięczaków ginęły podczas dłuższego leczenia wodą ozonowaną (do 30 min).
To prawda, że ozon słabo wpływa na kwitnące glony, które zwykle szybko rozmnażają się w otwartych basenach w świetle słonecznym. Stosowane są tu dawki uderzeniowe chloru. Zabieg ten zazwyczaj przeprowadza się w nocy podczas profilaktycznego czyszczenia takich basenów.
Ridenour i Ingalls z USA poddali działaniu zawiesin e-coli w wodzie destylowanej chlorem i ozonem przy Нр = 6,8 i temperaturze 1°С. W tych warunkach dawki bakteriobójcze powodujące śmierć 99% kolonii e-coli wynosiły 0,25-0,3 mg/l dla chloru w ciągu 16 minut, a dla ozonu 0,5 mg/l w ciągu 1 minuty.
Długa historia stosowania tych dwóch środków dezynfekcyjnych w dużych stacjach uzdatniania wody dostarcza bogatego materiału faktograficznego umożliwiającego ocenę ich zalet i wad. Wspomniana już książka „Ozonowanie wody” dostarcza szeregu ciekawych przykładów.
Tym samym, podczas długiej pracy stacji w Nicei, w wodzie ozonowanej nie wykryto ani razu obecności bakterii Escherichia coli i Clostridium pertringers.
W zakładzie filtracyjnym Belmont w Filadelfii (USA) ozonowanie wody pozwoliło na skuteczniejszą eliminację bakterii e-coli niż chlorowanie.
Badania nad ozonowaniem wody prowadzono w Wodociągach Wschodnich w Moskwie. Efekt dezynfekcji wody ozonem przy całkowitej liczbie bakterii w 1 ml wynosi 800-1200 jednostek. wynosi: przy dawce ozonu 1 ml/l 60-65%, przy dawce 2 ml/l – 85%, przy dawce 3 ml/l – 90-95%. Za akceptowalną dawkę ozonu należy uznać 3-4 ml/l.
Na stacji wodnej Rublevskaya (Moskwa) przeprowadzono ozonowanie wody rzeki Moskwy. Ogólna liczba bakterii w 1 ml wody po wprowadzeniu ozonu zmniejszyła się o 92-99% w przedziale czasu 1-25 minut. Bakteriobójcza dawka ozonu odpowiadała dawce po zabiegu, przy której w 500 ml nie wykryto e-coli. woda. Wzrost zmętnienia z 6,8 do 12 mg/l i barwy z 3,2 do 18 stopni. wymagało zwiększenia dawki bakteriobójczej ozonu z 3,2 do 4,1 mg/l.
I tak porównując pracę francuskiej stacji uzdatniania wody w Saint-Maur i stacji w Chicago (USA), V.F. Kozhinov zauważa, że w pierwszym przypadku choroby „pochodzenia wodnego” rejestrowano jedynie w 1 przypadku na 100 tys. mieszkańców, chociaż stężenie resztkowego ozonu w wodzie nie przekraczało 0,05 mg/l.
W tym samym czasie w Chicago mimo bardzo wysokiego poziomu chloru w wodzie kranowej doszło do wybuchów epidemii chorób przewodu pokarmowego.
Jeden z czołowych higienistów ubiegłego stulecia, Watson, wyraził następującą opinię na międzynarodowym kongresie dotyczącym zaopatrzenia w wodę w Sztokholmie (lipiec 1964): „Za najbardziej znaczący zarzut wobec ozonowania uważa się zwykle brak pozostałości ozonu w dystrybucji sieci wodociągowej, natomiast w przypadku chlorowania pozostałości ozonu można wykryć w chlorze sieciowym. Doświadczenia przeprowadzone w Ashton (Anglia) wykazały, że woda dezynfekowana ozonem, krążąca w działającej sieci wodociągowej, nie pogarsza swojej jakości. Próbki kontrolne wody ozonowanej pobrane z sieci okazały się całkowicie równoważne próbkom zawierającym chlor resztkowy w wodzie pobranej z innych źródeł. Ustalono również, że niewielkie ilości chloru resztkowego znajdującego się w rurociągach nie mogą mieć żadnego działania dezynfekującego na zanieczyszczenia spowodowane uszkodzeniami komunikacyjnymi. Te. obecność resztkowego chloru w rurociągach nie musi koniecznie oznaczać, że woda jest czysta pod względem bakteryjnym, chociaż często się tak uważa.
Jeden z autorów tej recenzji omówił ten problem z czołowymi pracownikami wodociągów w Zurychu i potwierdził opinię Watsona, że w przypadku stosowania w sieciach wodociągowych czystych rur nie dochodzi do ponownego skażenia wody ozonowanej.
Nawet na podstawie tego krótkiego porównania ozonu z innymi utleniającymi środkami dezynfekcyjnymi zalety ozonu są bezdyskusyjne.
Podsumowując bardzo krótkie porównanie ozonu, chloru i dwutlenku chloru jako środka do oczyszczania i dezynfekcji wody, zauważamy, że w pewnym sensie spór ten rozstrzygnęło samo życie. Rzeczywiście, doświadczenia stacji uzdatniania wody stosujących ozon i chlor w pełni świadczą na korzyść ozonu.
1.6 Inne zalety ozonu.
Ze względu na zwięzłość przeglądu nie skupiamy się tutaj na tak pozytywnych właściwościach ozonu, jak wzmocnienie procesów koagulacyjno-flokulacyjnych, efektywny wpływ na proces mikroflokulacji, nieporównywalnie wyższa jakość wody w basenach przy zastosowaniu ozonu zamiast chloru oraz szereg innych.
Na koniec pozostaje kwestia kosztów. Istnieje opinia, że ozonowanie jest znacznie droższe od chlorowania. Jednak tak nie jest. W procesie chlorowania konieczne staje się usunięcie nadmiaru chloru z wody, przeprowadzenie tzw. odchlorowania. Zwykle odbywa się to za pomocą specjalnych odczynników. Biorąc pod uwagę ten czynnik, a także tendencje ciągłego spadku cen urządzeń do ozonowania oraz wzrostu cen chloru i produktów chlorowych, obecnie koszt tych procesów jest niemal porównywalny.
Jednak chlorowanie, jeśli mówimy o naszym kraju, jest stosowane częściej niż ozonowanie. Dlaczego? Jest kilka powodów.
Praca z chlorem, szczególnie w przypadku butli z ciekłym chlorem, jest stosunkowo prosta. Wystarczy odkręcić zawór butli lub wlać do basenu wiadro podchlorynu i, w pierwszym przybliżeniu, wszystkie problemy z dezynfekcją zostaną rozwiązane. Jest to na pewno łatwiejsze niż monitorowanie stężenia ozonu opuszczającego ozonator, biorąc pod uwagę, że ozonator jest stosunkowo skomplikowanym urządzeniem i trzeba mieć pewność, że nie wyłączy się niespodziewanie.
W tym miejscu pojawia się drugi (i być może pierwszy) powód niskiego występowania ozonu. Do niedawna niezawodność urządzeń do ozonowania pozostawiała wiele do życzenia, a niski stopień automatyzacji wymagał zaangażowania stosunkowo wysoko wykwalifikowanego personelu serwisowego.
W części „Produkcja ozonu” przyjrzymy się temu problemowi bardziej szczegółowo i krytycznie przeanalizujemy istniejące konstrukcje pod kątem niezawodności i prostoty sprzętu. Dopiero najnowsza generacja ozonatorów firmy Positron pozwala, dzięki dużej automatyzacji i niezawodności konstrukcji, ograniczyć obsługę urządzeń ozonujących do minimum, a raczej do naciśnięcia jednego przycisku.
1.7 Toksykologia ozonu
Toksyczne właściwości ozonu są przedmiotem licznych badań od lat czterdziestych XX wieku. W tym czasie w Los Angeles (USA), a później w wielu innych miastach zaobserwowano pojawienie się tzw. smogu fotochemicznego. Pod wpływem promieniowania słonecznego emisje samochodowe (węglowodory i tlenek azotu) w wyniku złożonego łańcucha reakcji fotochemicznych ulegają przemianie w ozon i nadtlenki organiczne, w tym benzopiren, bardzo silny czynnik rakotwórczy. Ponadto w wielu przypadkach stężenie ozonu osiągnęło poziom 10 MAC (≈ 1 mg/m3). U osób narażonych na działanie dymu fotochemicznego obserwowano podrażnienie oczu i błon śluzowych dróg oddechowych. Po pewnym czasie spędzonym na świeżym powietrzu nieprzyjemne objawy ustąpiły.
Postęp techniczny, a przede wszystkim zastosowanie katalizatorów do emisji samochodowych, niemal całkowicie wyeliminowało przyczyny smogu fotochemicznego. Dokładne badania eksperymentalne na ludziach i zwierzętach dość dokładnie wyjaśniły kwestię toksyczności ozonu. Można powiedzieć (naszym zdaniem), że w pewnym sensie obawa przed toksycznością ozonu jest mitem. Tak, ozon zaliczany jest do substancji pierwszej klasy zagrożenia. Jego maksymalne dopuszczalne stężenie jest niższe od substancji takich jak chlor i cyjanowodór (dopuszczalne stężenie chloru = 1 mg/m3, dopuszczalne stężenie cyjanowodoru = 0,3 mg/m3). Faktem jest, że przy ustalaniu wartości MPC bierze się pod uwagę nie tylko dawkę śmiertelną, ale także prężność pary substancji. Ponieważ ozon jest gazem niezwykle lotnym (T° kip = -111°C), wartość toksyczności jest wysoka. Należy jednak podkreślić, że przez półtora wieku znajomości ozonu przez ludzkość nie wiadomo nikt przypadku śmiertelnego zatrucia ozonem. I w ogóle tego nie zaobserwowano nikt w przypadku poważnego zatrucia ozonem wymagającego hospitalizacji. Ozon ma największy wpływ na układ oddechowy. Zmienia się częstotliwość oddychania, objętość powietrza podczas wdechu, pojemność życiowa i resztkowa płuc. Jednak książka węgierskiego specjalisty od ozonu M. Horvatha opisuje eksperyment, w którym 5 osób umieszczono w specjalnej komorze z maksymalną ekspozycją na 6 ppm ozonu na 1 godzinę (6 ppm ≈ 120 MAC) i minimalnie 1,2 ppm ( ≈ 24 MAC) przez 2,5 godziny. Nie wykryto zmysłu smaku, ciśnienia krwi i tętna. Stwierdzono, że percepcja zapachu uległa zmniejszeniu, jednak nie jest jasne, czy ozon wpływa na układ nerwowy, czy też „obezwładnia” zapach substancji sensorycznej. Nie stwierdzono również zmian w składzie krwi.
Eksperymenty przeprowadzone na małych zwierzętach wykazały, że organizm przyzwyczaja się do ozonu, po czym jest w stanie tolerować śmiertelne dawki. Należy jednak poczynić istotną uwagę dotyczącą dawek śmiertelnych ozonu.
Jeden z autorów tej recenzji musiał, pracując z ozonem, z powodu nieprzewidzianych okoliczności, wdychać ozon w stężeniu 20-40 g/m3, co odpowiada (10-30)-103 ppm i leży znacznie powyżej krzywa śmiertelna 4. Uczucie było bardzo nieprzyjemne, ale przebywanie na świeżym powietrzu całkowicie przywróciło normalne oddychanie. Nawet jeśli dana osoba ma katar i nie czuje zapachu ozonu, na rynku dostępne są obecnie proste i niezawodne „sondy ozonowe”, które pozwalają szybko zlokalizować każdy wyciek ozonu.
1.8 Wniosek
Ozon, jako unikalny środek utleniający-dezynfekujący, stał się powszechny na świecie, przede wszystkim w dziedzinie przygotowania wody pitnej. Na przykład we Francji istnieje kilka tysięcy stacji uzdatniania wody wykorzystujących ozon. Właściwości fizykochemiczne ozonu są bardzo wyjątkowe. Dobrze rozpuszcza się w wodzie, ale szybko się w niej rozkłada, szczególnie jeśli występują w niej zanieczyszczenia. Dlatego też żywotność, zwłaszcza przy neutralnym pH, może wahać się od godzin (woda ultraczysta) do sekund (roztwory alkaliczne, zanieczyszczenia organiczne).
Jako silny utleniacz (jego potencjał utleniający jest gorszy wśród substancji stabilnych jedynie od fluoru), ozon utlenia prawie wszystkie metale, z wyjątkiem złota. Ozon reaguje wybuchowo z wieloma substancjami. Ozon reaguje z roztworami chloru zawartymi w wodzie, co jest niezbędne przy stosowaniu tych substancji do uzdatniania wody w basenach. Reakcje z substancjami organicznymi zależą przede wszystkim od charakteru substancji organicznych. Związki z wiązaniami nienasyconymi utleniają się bardzo szybko. Inne substancje, takie jak kwasy organiczne (szczawiowy, octowy itp.), a także alkohole i ketony, reagują bardzo wolno. Szybkość reakcji z ozonem w roztworze zależy w dużej mierze od pH środowiska, ponieważ w środowisku kwaśnym realizowany jest molekularny mechanizm utleniania, w którym działa sam ozon, a w środowisku zasadowym działa rodnik OH*.
Nie mniejszą, a może nawet cenniejszą właściwością ozonu jest jego niezwykle skuteczna zdolność eliminowania mikroflory. Tutaj jest 3-1000 razy lepszy od innych powszechnych środków dezynfekcyjnych (głównie chloru), w zależności od rodzaju patogennej mikroflory. Szkodliwe jest także działanie ozonu na mikroorganizmy takie jak grzyby i glony, chociaż w tym przypadku wiele zależy od warunków przetwarzania.
Pomimo tych oczywistych zalet, w wielu gałęziach przemysłu (przede wszystkim w uzdatnianiu wody) zamiast ozonu często stosuje się chlor i jego związki. Wynika to z szeregu uprzedzeń. Uważa się, że stosowanie ozonu jest znacznie droższe niż stosowanie chloru. W szeregu kwalifikowanych porównań wskaźników kosztów oczyszczania ozonem i chlorem, po uwzględnieniu kosztu końcowego procesu odchlorowania, wykazano, że koszty całkowite są prawie takie same, a w niektórych przypadkach, gdy transport odczynniki chemiczne są trudne lub bardzo drogie, stosowanie ozonu jest bardziej opłacalne niż innych utleniających środków dezynfekcyjnych.
To prawda, że sama produkcja ozonu jest procesem bardziej złożonym technicznie niż produkcja chloru. Wcześniej często pojawiały się skargi dotyczące złożoności konserwacji i niezawodności sprzętu do ozonowania. Teraz ta sytuacja uległa zmianie na lepsze. Najnowsze rozwiązania oferowane przez grupę firm VIRIL GROUP charakteryzują się wysokim stopniem automatyzacji. Aby włączyć ozonator i dalszą jego pracę wystarczy wcisnąć jeden przycisk.
Wreszcie istnieje przekonanie, że ozon jest wyjątkowo toksyczny. Rzeczywiście dla ozonu wartość maksymalnego dopuszczalnego stężenia MPC = 0,1 mg/l jest bardzo niska. ALE tłumaczy się to przede wszystkim jego bardzo dużą lotnością (ozon upłynnia się w temperaturze -1110 C).W każdym razie w ciągu 100 lat istnienia ozonu nie jest znany ani jeden poważny przypadek zatrucia nim, nie mówiąc już o śmiertelnym zatruciu
1.9 Referencje
Draginsky V.L., Alekseeva L.P., Samoilovich V.G. „Ozonowanie w procesach oczyszczania wody” druk M. Delhi. 2007
inż. V.V. Karaffa-Korbutt „Ozon i jego zastosowanie w przemyśle i kanalizacji” Wyd. „Edukacja” Sp. 1912
V.F. Kozhinov, I.V. Kozhinov „Ozonowanie wody” M. Stroyizdat 1973
V.V. Lunin, M.P. Popovich, S.N. Tkachenko „Chemia fizyczna ozonu” wyd. MSU 1998
Manley T.S., Negowski S.J. „Ozon” w Encyklopedii technologii chemicznej. Wydanie drugie. Tom 14. NJ 1967.
Chudnov A.F. Reakcja ozonu z substancjami nieorganicznymi. Postępowanie Instytutu Politechnicznego Kuzbass. Kemerowo. 1979
HozvatsM.L. BilitzkilandHutter. Ozonowany. Akademia Kiado. Budapeszt.1985
Kogan B.F. itp. Podręcznik rozpuszczalności. Książka T1 1 m.1961
Manchot E. Kampsihulte Berichte ur. 40 2891.1907
Tam. B.43.750.1910
Andreev N.I. Wiadomości Instytutu Politechnicznego S-P 1908. Tom 9 nr 19 s. 447
Ronrebert E. DazOzon. Huttarta 1916.
Krylova L.N. Właściwości fizykochemiczne połączonej technologii przerobu mieszanych rud miedzi ze złoża Udokan. Streszczenie do stopnia kandydata nauk technicznych. Moskwa 2008
Krylova L.N. i in. „Zastosowanie ozonu w hydrometalurgii. Materiały z pierwszej ogólnorosyjskiej konferencji „Ozon i inne utleniacze przyjazne dla środowiska”. 2005 Moskwa, MSU, budynek 155
Akopyan S.Z. i inne Kinetyka utleniania dwusiarczków ozonem. Materiały II Ogólnounijnej Konferencji w sprawie Ozonu. Moskwa, 1977, s.6
Babayan G.G. i inne.Odkażanie żużli elektrolitowych z produkcji miedziowo-chemicznej za pomocą ozonu. s. 153.
Chtyan G.S. i inne Mechanizm procesu przetwarzania żużli miedziowo-elektrolitowych za pomocą ozonu. Materiały ze spotkania „Chemia i technologia rzadkich pierwiastków” Erywań. 1978 C 122.
Semachev V.Yu. Semachev V.Yu. Opracowanie ozonowej metody oczyszczania gazów spalinowych z elektrowni cieplnych. Streszczenie rozprawy doktorskiej na stopień kandydata nauk technicznych. Moskwa 1987
Nowosełow SS i in. „Ozonowa metoda oczyszczania gazów spalinowych.” Elektroenergetyka, 1986. nr 9.
Razumowski S.D. Zamkov D.E. Ozon i jego reakcje ze związkami organicznymi. M. 1974
DojbidoJ. Etol. „Tworzenie substancji pośrednich w procesie ozonowania i chlorowania” Wat. Rozdzielczość 1999. 33. nr 4 s.3111 – 3118.
