Fráze "ozonová vrstva", která se proslavila v 70. letech. minulém století, byla dlouho nastavena na okraj. Málokdo přitom skutečně chápe, co tento pojem znamená a proč je ničení ozonové vrstvy nebezpečné. Ještě větší záhadou pro mnohé je struktura molekuly ozonu, a přesto přímo souvisí s problémy ozonové vrstvy. Pojďme se dozvědět více o ozonu, jeho struktuře a průmyslových aplikacích.

Co je ozón

Ozón, nebo, jak se mu také říká, aktivní kyslík, je azurový plyn s pronikavým kovovým zápachem.

Tato látka může existovat ve všech třech stavech agregace: plynné, pevné a kapalné.

Ozon se přitom v přírodě vyskytuje pouze ve formě plynu, tvořící tzv. ozonovou vrstvu. Právě díky své azurové barvě se obloha jeví jako modrá.

Jak vypadá molekula ozonu?

Ozon dostal přezdívku „aktivní kyslík“ kvůli své podobnosti s kyslíkem. Takže hlavní herectví chemický prvek v těchto látkách je kyslík (O). Pokud však molekula kyslíku obsahuje 2 své atomy, pak se molekula - O 3) skládá ze 3 atomů tohoto prvku.

Díky této struktuře jsou vlastnosti ozonu podobné vlastnostem kyslíku, ale výraznější. Zejména, stejně jako O 2, je O 3 nejsilnějším oxidačním činidlem.

Nejdůležitější rozdíl mezi těmito „příbuznými“ látkami, který je pro každého životně důležitý, je následující: ozón nelze dýchat, je toxický a při vdechování může poškodit plíce nebo dokonce zabít člověka. Zároveň je O 3 perfektní pro čištění vzduchu od toxických nečistot. Mimochodem, právě proto se po dešti tak snadno dýchá: ozón oxiduje škodlivé látky obsažené ve vzduchu a ten se čistí.

Model molekuly ozonu (skládající se ze 3 atomů kyslíku) vypadá trochu jako obraz úhlu a jeho velikost je 117°. Tato molekula nemá žádné nepárové elektrony a je tedy diamagnetická. Navíc má polaritu, ačkoli se skládá z atomů jednoho prvku.

Dva atomy dané molekuly jsou navzájem pevně spojeny. Spojení s třetím je ale méně spolehlivé. Z tohoto důvodu je molekula ozonu (foto modelu je vidět níže) velmi křehká a brzy po vytvoření se rozpadne. Zpravidla se při jakékoli reakci rozkladu O 3 uvolňuje kyslík.

Kvůli nestabilitě ozonu jej nelze sklízet, skladovat ani přepravovat jako jiné látky. Z tohoto důvodu je jeho výroba dražší než u jiných látek.

Vysoká aktivita molekul O 3 zároveň umožňuje této látce být nejsilnějším oxidačním činidlem, silnějším než kyslík a bezpečnější než chlór.

Pokud dojde ke zničení molekuly ozonu a uvolnění O 2, je tato reakce vždy doprovázena uvolněním energie. Zároveň, aby došlo k opačnému procesu (vznik O 3 z O 2), je nutné jej vynaložit neméně.

V plynném stavu se molekula ozonu rozkládá při teplotě 70 °C. Pokud se zvýší na 100 stupňů a více, reakce se výrazně zrychlí. Přítomnost nečistot také urychluje dobu rozpadu molekul ozonu.

Vlastnosti O3

V kterémkoli ze tří stavů se ozón nachází, zachovává si modrou barvu. Čím je hmota tvrdší, tím je tento odstín sytější a tmavší.

Každá molekula ozonu váží 48 g/mol. Je těžší než vzduch, což pomáhá tyto látky od sebe oddělovat.

O 3 je schopen oxidovat téměř všechny kovy i nekovy (kromě zlata, iridia a platiny).

Tato látka se také může podílet na spalovací reakci, ale to vyžaduje více teplo než pro O 2 .

Ozon je schopen se rozpouštět v H 2 O a freonech. V kapalném stavu může být smíchán s kapalným kyslíkem, dusíkem, metanem, argonem, tetrachlormethanem a oxidem uhličitým.

Jak vzniká molekula ozonu?

Molekuly O 3 vznikají navázáním volných atomů kyslíku na molekuly kyslíku. Ty se zase objevují v důsledku štěpení jiných molekul O 2 v důsledku působení elektrických výbojů, ultrafialových paprsků, rychlých elektronů a dalších částic s vysokou energií. Z tohoto důvodu je v blízkosti jiskřících elektrických spotřebičů nebo lamp vyzařujících ultrafialové světlo cítit specifický zápach ozónu.

V průmyslovém měřítku se O 3 izoluje pomocí elektrických nebo ozonizátorů. V těchto zařízeních prochází vysokonapěťový elektrický proud proudem plynu, ve kterém se nachází O 2, jehož atomy slouží jako „ stavební materiál» pro ozón.

Někdy je do těchto přístrojů přiváděn čistý kyslík nebo obyčejný vzduch. Kvalita výsledného ozonu závisí na čistotě výchozího produktu. Takže lékařský O 3, určený k léčbě ran, se získává pouze z chemicky čistého O 2 .

Historie objevu ozonu

Poté, co jsme zjistili, jak molekula ozonu vypadá a jak se tvoří, stojí za to seznámit se s historií této látky.

Poprvé ji syntetizoval holandský badatel Martin van Marum v druhé polovině 18. století. Vědec si všiml, že po průchodu elektrických jisker nádobou se vzduchem změnil plyn v ní své vlastnosti. Van Marum přitom nechápal, že izoloval molekuly nové látky.

Ale jeho německý kolega jménem Sheinbein, snažící se pomocí elektřiny rozložit H 2 O na H a O 2, upozornil na uvolňování nového plynu se štiplavým zápachem. Po mnoha výzkumech vědec látku, kterou objevil, popsal a na počest jí dal jméno „ozon“. Řecké slovo"vůně".

Schopnost zabíjet houby a bakterie, stejně jako snížit toxicitu škodlivých sloučenin, které otevřená látka měla, zajímala mnoho vědců. 17 let po oficiálním objevu O 3 zkonstruoval Werner von Siemens první přístroj, který umožnil syntetizovat ozón v libovolném množství. A o 39 let později vynalezl a patentoval geniální Nikola Tesla první generátor ozonu na světě.

Právě tento přístroj byl ve Francii po 2 letech poprvé použit v léčebných zařízeních pro pití vody. Od počátku XX století. Evropa začíná přecházet na ozonizaci pitné vody kvůli jejímu čištění.

Ruské impérium poprvé použilo tuto techniku ​​v roce 1911 a po 5 letech byly v zemi vybaveny téměř 4 desítky zařízení na čištění pitné vody pomocí ozónu.

Ozonizace vody dnes postupně nahrazuje chloraci. 95 % veškeré pitné vody v Evropě je tedy upravováno pomocí O 3 . Tato technika je také velmi populární v USA. V SNS je stále ve studiu, protože i když je postup bezpečnější a pohodlnější, je dražší než chlorace.

Aplikace ozonu

Kromě čištění vody má O 3 řadu dalších aplikací.

• Ozon se používá jako bělidlo při výrobě papíru a textilií.
• Aktivní kyslík se používá k dezinfekci vín a také k urychlení procesu stárnutí koňaků.
• Pomocí O 3 se rafinují různé rostlinné oleje.
• Velmi často se tato látka používá ke zpracování produktů podléhajících zkáze, jako je maso, vejce, ovoce a zelenina. Tento postup nezanechává chemické stopy jako při použití chlóru nebo formaldehydu a produkty lze skladovat mnohem déle.
• Ozon sterilizuje lékařské vybavení a oděvy.
• Také čištěný O 3 se používá pro různé lékařské a kosmetické procedury. Zejména s jeho pomocí ve stomatologii dezinfikují dutinu ústní a dásně a také léčí různá onemocnění (stomatitida, herpes, kandidóza úst). V evropských zemích je O 3 velmi oblíbený pro dezinfekci ran.
• V minulé roky přenosné domácí spotřebiče pro filtraci vzduchu a vody pomocí ozónu získávají obrovskou popularitu.

Ozonová vrstva - co to je?

Ve vzdálenosti 15-35 km nad povrchem Země se nachází ozonová vrstva, nebo, jak se také nazývá, ozonosféra. V tomto místě slouží koncentrovaný O 3 jako jakýsi filtr škodlivého slunečního záření.

Odkud se bere takové množství látky, pokud jsou její molekuly nestabilní? Na tuto otázku není těžké odpovědět, připomeneme-li si model molekuly ozonu a způsob jejího vzniku. Takže kyslík, který se skládá ze 2 molekul kyslíku, vstupující do stratosféry, je tam ohříván slunečními paprsky. Tato energie stačí k rozdělení O 2 na atomy, ze kterých vzniká O 3. Ozonová vrstva přitom část sluneční energie nejen využívá, ale také ji filtruje, pohlcuje nebezpečné ultrafialové záření.

Výše bylo řečeno, že ozón rozpouštějí freony. Tyto plynné látky (používané při výrobě deodorantů, hasicích přístrojů a chladniček), jakmile se uvolní do atmosféry, ovlivňují ozón a přispívají k jeho rozkladu. V důsledku toho se v ozonosféře objevují díry, kterými se na planetu dostávají nefiltrované sluneční paprsky, které mají destruktivní vliv na živé organismy.

Po zvážení vlastností a struktury molekul ozonu můžeme dojít k závěru, že tato látka, i když je nebezpečná, je pro lidstvo velmi užitečná, pokud je používána správně.

Úvod

Ozon je jednoduchá látka, alotropní modifikace kyslíku. Na rozdíl od kyslíku se molekula ozonu skládá ze tří atomů. Za normálních podmínek je to ostře páchnoucí výbušný plyn modré barvy a má silné oxidační vlastnosti.

Ozon je trvalou složkou zemské atmosféry a hraje zásadní roli pro udržení života v ní. V povrchových vrstvách zemské atmosféry se prudce zvyšuje koncentrace ozonu. Celkový stav ozonu v atmosféře je proměnlivý a kolísá s ročními obdobími. Atmosférický ozón hraje klíčovou roli v udržení života na Zemi. Chrání Zemi před škodlivými účinky určité role slunečního záření, čímž přispívá k zachování života na planetě.

Je tedy nutné zjistit, jaké účinky může mít ozon na biologické tkáně.

Obecné vlastnosti ozonu

Ozon je alotropní modifikace kyslíku sestávající z tříatomových molekul O 3 . Jeho molekula je diamagnetická a má hranatý tvar. Vazba v molekule je delokalizovaná, třícentrová.

Rýže. 1 Struktura ozonu

Oba o-o spojení v molekule ozonu mají stejnou délku 1,272 angstromů. Úhel mezi vazbami je 116,78°. Centrální atom kyslíku sp²-hybridizovaný, má jeden osamocený pár elektronů. Molekula je polární, dipólový moment je 0,5337 D.

Charakter chemických vazeb v ozonu určuje jeho nestabilitu (ozon se po určité době samovolně mění na kyslík: 2O3 -> 3O2) a vysokou oxidační schopnost (ozon je schopen řady reakcí, do kterých nevstupuje molekulární kyslík). Oxidační účinek ozonu na organické látky je spojen se vznikem radikálů: RH + O3 RO2 + OH

Tyto radikály iniciují radikálové řetězové reakce s bioorganickými molekulami (lipidy, proteiny, nukleové kyseliny), které vedou k buněčné smrti. Použití ozónu ke sterilizaci pitné vody je založeno na jeho schopnosti zabíjet choroboplodné zárodky. Ozon není lhostejný ani vyšším organismům. Dlouhodobé vystavení atmosféře obsahující ozón (například fyzioterapeutické a křemenné ozařovny) může způsobit vážné poškození. nervový systém. Proto je ozon ve velkých dávkách toxický plyn. Jeho maximální přípustná koncentrace ve vzduchu pracovního prostoru je 0,0001 mg / litr. Ke znečištění ovzduší ozonem dochází při ozonizaci vody z důvodu její nízké rozpustnosti.

Historie objevů.

Ozon byl poprvé objeven v roce 1785 holandským fyzikem M. van Marumem charakteristickým zápachem a oxidačními vlastnostmi, které vzduch získává po průchodu elektrických jisker, a také schopností působit na rtuť při běžné teplotě, v důsledku které ztrácí lesk a začíná se lepit na sklo . Nebyl však popsán jako nová látka, van Marum se domníval, že vznikla zvláštní „elektrická hmota“.

Období ozón byla navržena německým chemikem X. F. Schönbeinem v roce 1840 pro její zápach, do slovníků se dostala v r. konec XIX století. Mnoho zdrojů dává přednost objevu ozónu v roce 1839 jemu. V roce 1840 Schonbein ukázal schopnost ozonu vytlačit jód z jodidu draselného:

Skutečnost úbytku objemu plynu při přeměně kyslíku na ozón experimentálně prokázali Andrews a Tet pomocí skleněné trubice s tlakoměrem naplněným čistým kyslíkem, do které byly zapájeny platinové drátky k vytvoření elektrického výboje.

fyzikální vlastnosti.

Ozon je modrý plyn, který lze vidět při pohledu přes významnou vrstvu ozonizovaného kyslíku o tloušťce až 1 metr. V pevném stavu je ozón černý s fialovým nádechem. Kapalný ozón má tmavě modrou barvu; transparentní ve vrstvě nepřesahující 2 mm. tloušťka; docela odolný.

Vlastnosti:

§ Molekulová hmotnost - 48 am.u.

§ Hustota plynu při normální podmínky- 2,1445 g/dm³. Relativní hustota plynu pro kyslík 1,5; letecky - 1,62

§ Hustota kapaliny při −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Bod varu - -111,9 °C. (kapalný ozón má 106 °C.)

§ Bod tání - -197,2 ± 0,2 °C (obvykle udávaná teplota tání -251,4 °C je chybná, protože její stanovení nezohledňovalo velkou schopnost ozónu podchlazovat se).

§ Rozpustnost ve vodě při 0 °C - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), je 10krát vyšší ve srovnání s kyslíkem.

§ V plynném skupenství je ozón diamagnetický, v kapalném je slabě paramagnetický.

§ Vůně je ostrá, specifická „kovová“ (podle Mendělejeva – „vůně raka“). Při vysokých koncentracích páchne jako chlór. Vůně je patrná již při ředění 1:100 000.

Chemické vlastnosti.

Chemické vlastnosti ozon je dán jeho velkou schopností oxidace.

Molekula O 3 je nestabilní a při dostatečné koncentraci ve vzduchu za normálních podmínek se samovolně během několika desítek minut za uvolňování tepla mění na O 2. Zvýšení teploty a snížení tlaku zvyšují rychlost přechodu do dvouatomového stavu. Při vysokých koncentracích může být přechod výbušný.

Vlastnosti:

§ Oxidace kovů

§ Oxidace nekovů

§ Interakce s oxidy

§ Pálení

§ Tvorba ozonidů

Metody získávání ozonu

Ozon vzniká v mnoha procesech doprovázených uvolňováním atomárního kyslíku, např. při rozkladu peroxidů, oxidaci fosforu apod. V průmyslu se získává ze vzduchu nebo kyslíku v ozonizátorech působením elektrického výboje. O3 zkapalňuje snadněji než O2, a proto se snadno odděluje. Ozon pro ozonoterapii v lékařství se získává pouze z čistého kyslíku. Při ozařování vzduchu tvrdým ultrafialovým zářením vzniká ozón. Stejný proces probíhá ve vyšších vrstvách atmosféry, kde se vlivem slunečního záření tvoří a udržuje ozónová vrstva.

Ozón je slovo řeckého původu, které v překladu znamená „zapáchající“. Co je ozón? Ozon O3 je ve svém jádru modrý plyn s charakteristickým zápachem, který je spojen s pachem vzduchu po bouřce. Zvláště cítit v blízkosti zdrojů elektrický proud.

Historie objevu ozonu vědci

Co je ozón? Jak bylo otevřeno? V roce 1785 provedl holandský fyzik Martin van Marum několik experimentů zaměřených na studium vlivu elektrického proudu na kyslík. Podle jejich výsledků vědec zkoumal vzhled konkrétní „elektrické hmoty“. Pokračováním v práci tímto směrem se mu v roce 1850 podařilo určit schopnost ozónu interagovat s organickými sloučeninami a jeho vlastnost jako oxidačního činidla.

Dezinfekční vlastnosti ozonu byly poprvé použity v roce 1898 ve Francii. Ve městě Bon Voyage byl postaven závod, který dezinfikoval a dezinfikoval vodu z řeky Vasyubi. V Rusku bylo v roce 1911 spuštěno první ozonizační zařízení v Petrohradě.

Ozon byl široce používán během první světové války jako antiseptikum. Směs ozon-kyslík se používala k léčbě střevních onemocnění, zápalu plic, hepatitidy a praktikovala se u infekčních lézí po operaci. Obzvláště aktivní v ozonizaci začala v roce 1980, impulsem pro to bylo objevení se na trhu spolehlivých a energeticky úsporných.V současné době se ozon používá k čištění asi 95% vody ve Spojených státech a v celé Evropě.

Technologie výroby ozónu

Co je ozón? Jak se tvoří? V přirozeném prostředí se ozon nachází v zemské atmosféře ve výšce 25 km. Ve skutečnosti jde o plyn, který vzniká v důsledku ultrafialového záření ze Slunce. Na povrchu tvoří vrstvu silnou 19-35 km, která chrání Zemi před pronikáním slunečního záření. Podle výkladu chemiků je ozon aktivní kyslík (sloučenina tří atomů kyslíku). V plynném skupenství je modrý, v kapalném má indigový odstín a v pevném skupenství jsou to tmavě modré krystaly. O3 je jeho molekulární vzorec.

Jaká je škoda ozónu? Patří do nejvyšší třídy nebezpečnosti - jde o velmi jedovatý plyn, jehož toxicita se rovná kategorii bojových chemických látek. Důvodem jeho vzhledu jsou elektrické výboje v atmosféře (3O2 = 2O3). V přírodě je to cítit po silných bleskech. Ozon dobře interaguje s jinými sloučeninami a je považován za jeden z důvodů, proč se používá k hubení bakterií, virů, mikroorganismů, k čištění vody a vzduchu.

Negativní vliv ozónu

Co dělá ozón? Charakteristickým rysem tohoto plynu je schopnost rychlé interakce s jinými látkami. Pokud v přírodě existuje přebytek normativních ukazatelů, pak v důsledku jeho interakce s lidskými tkáněmi mohou nastat nebezpečné látky a nemoci. Ozón je silné oxidační činidlo, při jehož interakci se rychle ničí:

• přírodní guma;
• kovy jiné než zlato, platina a iridium;
• Spotřebiče;
• elektronika.

Při vysokých koncentracích ozonu v ovzduší dochází ke zhoršení lidského zdraví a pohody, zejména:

• sliznice očí je podrážděná;
• fungování dýchacího systému je narušeno, což povede k paralýze plic;
• dochází k celkové únavě těla;
• objevují se bolesti hlavy;
• možné alergické reakce;
• pálení v krku a nevolnost;
• děje Negativní vliv do nervového systému.

Užitečné vlastnosti ozonu

Čistí ozón vzduch? Ano, i přes svůj plyn je pro člověka velmi prospěšný. V malých koncentracích se vyznačuje vynikajícími dezinfekčními a deodorizačními vlastnostmi. Zejména má škodlivý účinek na škodlivé mikroorganismy a způsobuje zničení:

• viry;
• různé druhy mikrobů;
• bakterie;
• houby;
• mikroorganismy.

Nejčastěji se ozon používá při chřipkové epidemii a propuknutí nebezpečných infekčních chorob. S jeho pomocí se voda čistí od různých druhů nečistot a sloučenin železa a obohacuje ji o kyslík a minerály.

Zajímavé informace o ozonu, jeho rozsahu

Vynikající dezinfekční vlastnosti a ne vedlejší efekty vedl ke vzniku poptávky po ozonu a jeho širokému využití v různých odvětvích hospodářství. Dnes se ozon úspěšně používá pro:

• uspokojit potřeby farmaceutického průmyslu;
• čištění vody v akváriích a rybích farmách;
• dezinfekce bazénů;
• lékařské účely;
• kosmetické procedury.

V lékařském průmyslu se ozonizace praktikuje na vředy, popáleniny, ekzémy, křečové žíly, rány a dermatologická onemocnění. V kosmetologii se ozón používá v boji proti stárnutí pokožky, celulitidě a nadváze.

Vliv ozonu na životně důležitou činnost živých bytostí

Co je ozón? Jak to ovlivňuje život na Zemi? Podle vědců je 10 % ozonu v troposféře. Tento ozón je nedílnou součástí smogu a působí jako znečišťující látka. Nepříznivě ovlivňuje dýchací orgány lidí, zvířat a zpomaluje růst rostlin. Jeho množství je však velmi malé, aby výrazně poškodilo zdraví. Významnou část škodlivého ozonu ve složení smogu tvoří produkty fungování automobilů a elektráren.

Mnohem více ozonu (asi 90 %) je ve stratosféře. Ten absorbuje biologicky škodlivé ultrafialové záření ze Slunce, čímž chrání lidi, flóru a faunu před negativními důsledky.

V roce 1785 holandský fyzik Van Marum při pokusech s elektřinou upozornil na zápach při vzniku jisker v elektrickém stroji a na oxidační schopnost vzduchu po průchodu elektrických jisker.

V roce 1840 se německý vědec Sheinbein, zabývající se hydrolýzou vody, pokusil rozložit ji na kyslík a vodík pomocí elektrického oblouku. A pak zjistil, že vznikl nový, vědě dosud neznámý, plyn se specifickým zápachem. Název „ozon“ dal plynu Sheinbein kvůli jeho charakteristickému zápachu a pochází z řeckého slova „osien“, což znamená „vůně“.

V roce 1857 byla s pomocí „dokonalé trubice magnetické indukce“ vytvořená Wernerem von Siemensem postavena první technická ozónová instalace. V roce 1901 postavil Siemens ve Wiesbandu první vodní elektrárnu s generátorem ozonu.

Historicky používání ozonu začalo u úpraven pitné vody, kdy v roce 1898 byla ve městě Saint Maur (Francie) testována první poloprovozní jednotka. Již v roce 1907 bylo ve městě Bon Voyage (Francie) postaveno první zařízení na ozonizaci vody pro potřeby města Nice. V roce 1911 byla uvedena do provozu stanice ozonizace pitné vody v Petrohradě (v současnosti není v provozu). V roce 1916 zde bylo již 49 zařízení na ozonizaci pitné vody.

Do roku 1977 bylo po celém světě v provozu více než 1000 instalací. Ozon se rozšířil až v posledních 30 letech díky vzniku spolehlivých a kompaktních zařízení pro jeho syntézu – ozonizátorů (generátorů ozonu).

V současné době je 95 % pitné vody v Evropě upravováno ozonem. USA jsou v procesu přechodu z chlorace na ozonizaci. V Rusku je několik velkých stanic (v Moskvě, Nižním Novgorodu a dalších městech).

2. Ozon a jeho vlastnosti

Mechanismus vzniku a molekulární vzorec ozonu

Je známo, že molekula kyslíku se skládá ze 2 atomů: O2. Za určitých podmínek může molekula kyslíku disociovat, tzn. rozložit na 2 samostatné atomy. V přírodě se tyto podmínky vytvářejí při bouřce při výbojích atmosférické elektřiny a v horních vrstvách atmosféry pod vlivem ultrafialového záření ze Slunce (ozonová vrstva Země). Mechanismus vzniku a molekulární vzorec ozonu. Atom kyslíku však nemůže existovat odděleně a má tendenci se přeskupovat. V průběhu takového přeskupení se tvoří 3-atomové molekuly.

Molekula ozonu Molekula sestávající ze 3 atomů kyslíku, nazývaná ozon nebo aktivovaný kyslík, je alotropní modifikací kyslíku a má molekulový vzorec O3 (d = 1,28 A, q = 116,5°).

Je třeba poznamenat, že vazba třetího atomu v molekule ozonu je poměrně slabá, což způsobuje nestabilitu molekuly jako celku a její tendenci k samovolnému rozpadu.

Vlastnosti ozonu

Ozon O3 je namodralý plyn s charakteristickým štiplavým zápachem, molekulová hmotnost 48 g/mol; hustota vztažená ke vzduchu 1,657 (ozón je těžší než vzduch); hustota při 0°C a tlaku 0,1 MPa 2,143 kg/m3. Získání ozónu

V nízkých koncentracích na úrovni 0,01-0,02 mg/m3 (pětkrát nižší, než je maximální přípustná koncentrace pro člověka) dodává ozón vzduchu charakteristickou vůni svěžesti a čistoty. Takže například po bouřce je jemný zápach ozónu vždy spojen s čistým vzduchem.

Jak již bylo zmíněno výše, molekula ozonu je nestabilní a má vlastnost samovolného rozkladu. Právě pro tuto vlastnost je ozón silným oxidačním činidlem a výjimečně účinným dezinfekčním prostředkem.

Oxidační potenciál ozonu

Měřítkem účinnosti oxidačního činidla je jeho elektrochemický (oxidační) potenciál, vyjádřený ve voltech. Níže jsou uvedeny hodnoty elektrochemického potenciálu různých oxidačních činidel ve srovnání s ozonem:

Tabulka ukazuje, že ozon je nejsilnější ze všech oxidačních činidel používaných při úpravě vody.

Aplikace na místě

Nestabilita ozonu vyžaduje jeho použití přímo v místě výroby. Ozon nepodléhá balení, skladování a přepravě.

Rozpustnost ozonu ve vodě

V souladu s Henryho zákonem se koncentrace ozonu ve vodě zvyšuje se zvyšováním koncentrace ozonu v plynné fázi smíchané s vodou. Navíc, čím vyšší je teplota vody, tím nižší je koncentrace ozónu ve vodě.

Rozpustnost ozonu ve vodě je vyšší než u kyslíku, ale 12krát nižší než u chlóru. Uvažujeme-li 100% ozón, pak jeho mezní koncentrace ve vodě je 570 mg/l při teplotě vody 20C. Koncentrace ozonu v plynu na výstupu z moderních ozonizačních zařízení dosahuje 14 % hmotnostních. Níže je uvedena závislost koncentrace ozonu rozpuštěného v destilované vodě na koncentraci ozonu v plynu a teplotě vody.

Samorozklad ozonu ve vodě a vzduchu

Rychlost rozkladu ozonu ve vzduchu nebo vodě se odhaduje pomocí poločasu rozpadu, tzn. doba, za kterou se koncentrace ozonu sníží na polovinu.

Samorozklad ozonu ve vodě (pH 7)

Samorozklad ozónu ve vzduchu

Z tabulek je vidět, že vodné roztoky ozonu jsou mnohem méně stabilní než plynný ozon. Údaje o rozpadu ozonu ve vodě jsou uvedeny pro čistá voda neobsahující žádné rozpuštěné nebo suspendované nečistoty. Rychlost rozpadu ozonu ve vodě se mnohonásobně zvyšuje v následujících případech:

1. v přítomnosti nečistot ve vodě, oxidovaných ozonem (chemická spotřeba vody v ozonu)
2. se zvýšeným zákalem vody, protože na rozhraní mezi částicemi a vodou probíhají reakce samorozkladu ozonu rychleji (katalýza)
3. při vystavení vodě UV záření

3. Způsoby výroby ozonu

V současné době se široce používají 2 způsoby generování ozónu:

*UV záření

* pod vlivem tichého (tj. difúzního, bez tvorby jisker) výboje typu koróny

1. UV záření

V blízkosti UV lamp se může tvořit ozón, ale pouze v malých koncentracích (0,1 % hmotnosti).

2. Korónový výboj

Stejně jako vzniká ozón elektrickými výboji během bouřky, velký počet Ozon se vyrábí v moderních elektrických generátorech ozonu. Tato metoda se nazývá korónový výboj. Vysoké napětí prochází proudem plynu obsahujícím kyslík. Energie vysokého napětí rozštěpí molekulu kyslíku O2 na 2 atomy O, které se spojí s molekulou O2 a vytvoří O3 ozón.

Čistý kyslík vstupující do generátoru ozonu může být nahrazen okolním vzduchem velké procento kyslík.

Tato metoda zvyšuje obsah ozonu na 10-15 hm.%.

Spotřeba energie: 20 - 30 W/g O3 pro vzduch 10 - 15 W/g O3 pro kyslík

4. Využití ozónu k čištění a dezinfekci vody

Dezinfekce vody

Ozon ničí všechny známé mikroorganismy: bakterie, viry, prvoky, jejich spory, cysty atd.; zatímco ozón je o 51 % silnější než chlór a působí 15-20krát rychleji. Virus dětské obrny umírá při koncentraci ozonu 0,45 mg / l po 2 minutách a od chlóru - pouze 3 hodiny při 1 mg / l.

Ozon působí na spórové formy bakterií 300-600krát silněji než chlór.

Ozon ničí redoxní systém bakterií a jejich protoplazmu.

Biologické letální koeficienty (BL*) při použití různých dezinfekčních prostředků

*Čím vyšší BLC, tím silnější je dezinfekční prostředek

Srovnání dezinfekčních prostředků

Deodorizace vody

Ozonizací dochází k oxidaci organických a minerálních nečistot, které jsou zdrojem pachů a chutí. Voda upravená ozonem obsahuje více kyslíku a chutná jako čerstvá pramenitá voda.

Finální příprava pitné vody na stáčecích linkách
Ozonizace na stáčecí lince. Vyčištěná a připravená k stáčení vody, nasycená ozonem, kompletně dezinfikovaná a na relativně krátkou dobu sama získává dezinfekční vlastnosti. Zvyšuje se tak mikrobiologická bezpečnost procesu stáčení, ozonizovaná voda spolehlivě sterilizuje stěny nádoby, korek i vzduchovou mezeru pod korkem. Trvanlivost vody po ozonizaci se mnohonásobně zvyšuje. Zvláště účinná je kombinovaná úprava vody ozonem v kombinaci s oplachem nádoby.

Oxidace železa, manganu, sirovodíku

Železo, mangan a sirovodík se ozónem snadno oxidují. V tomto případě železo přechází na nerozpustný hydroxid, který se pak snadno zadrží ve filtrech. Mangan se oxiduje na manganistanový iont, který lze snadno odstranit na uhlíkových filtrech. Sirovodík, sulfidy a hydrosulfidy se přeměňují na neškodné sírany. Proces oxidace a tvorby filtrovatelných sedimentů při ozonizaci probíhá v průměru 250x rychleji než při provzdušňování. Zvláště efektivní je použití ozonu k odželeznění vod obsahujících železo-organické komplexy a bakteriální formy železa, manganu a sirovodíku.

Čištění povrchových vod od antropogenních nečistot

Ozonizace předčištěné vody s následnou filtrací přes aktivní uhlí je spolehlivým způsobem čištění povrchové vody od fenolů, ropných produktů, pesticidů a těžkých kovů (oxidačně-sorpční čištění).

Čištění a dezinfekce vody v drůbežárnách a chovech

Ozonizace na drůbežárně. Zásobování ozonem dezinfikovanou vodou do napáječek pro drůbež a zvířata nejen pomáhá snižovat výskyt a riziko hromadných epidemií, ale také způsobuje zrychlený přírůstek hmotnosti u ptáků a zvířat.

Čištění a dezinfekce odpadních vod

Ozon bělí odpadní vody.

Pomocí ozonizace lze odpadní vody uvést do souladu s přísnými požadavky rybářských nádrží na obsah fenolů, ropných produktů a povrchově aktivních látek a také mikrobiologické ukazatele.

Ozonizace vody pro sanitaci potravin a zařízení

Jak bylo uvedeno výše, skladovatelnost vody ozonizované během procesu stáčení se výrazně zvyšuje díky tomu, že produktová voda získává vlastnosti dezinfekčního roztoku.

Při zpracování potravin se v kontaminovaném zařízení množí bakterie, které jsou zdrojem silného zápachu rozkladu a rozkladu. Oplach zařízení ozonizovanou vodou po odstranění velkého množství nečistot vede k dezinfekci povrchů, osvěžení vzduchu v místnosti a zlepšení celkového hygienického a hygienického stavu výroby.

Ozonizace pro sanitaci. Sanitační voda zařízení, na rozdíl od ozonizace vody před plněním do lahví, vytváří vyšší koncentrace ozónu.

Podobně lze ozonizovanou vodou před balením ošetřit i ryby a mořské plody, jatečně upravená těla drůbeže a zeleninu. Životnost zpracovaných produktů před skladováním se zvyšuje a jejich vzhled po skladování se od čerstvých produktů liší jen málo.

5. Bezpečnostní aspekty při provozu ozonových zařízení

Plynný ozón je toxický a může způsobit poleptání horních cest dýchacích a otravu (jako každé jiné silné oxidační činidlo).

Maximální přípustná koncentrace (MAC) ozonu ve vzduchu pracovního prostoru je upravena GOST 12.1.005 "Všeobecné hygienické a hygienické požadavky na ovzduší pracovního prostoru", podle které je 0,1 mg/m3.

Zápach ozónu je fixován osobou v koncentracích 0,01-0,02 mg/m3, což je 5-10krát méně než MPC, takže výskyt slabého zápachu ozónu v místnosti není poplachovým signálem. Aby byla zajištěna spolehlivá kontrola obsahu ozonu ve výrobní místnosti, měly by být instalovány analyzátory plynů, které umožní monitorovat koncentraci ozonu a v případě překročení MPC přijmout včasná opatření k jejímu snížení na bezpečnou úroveň.

Každé technologické schéma obsahující ozonové zařízení musí být vybaveno odlučovačem plynů, kterým přebytečný (nerozpuštěný) ozon vstupuje do katalytického destruktoru, kde se rozkládá na kyslík. Takový systém eliminuje proudění ozónu do ovzduší výrobní místnosti.

Protože Ozón je nejsilnější oxidační činidlo, všechny plynovody musí být vyrobeny z materiálů odolných vůči ozónu, jako je nerezová ocel a fluoroplast.

Ozón byl poprvé získán a studován Shenbeinem v roce 1840. Ozón je namodralý plyn s ostrým charakteristickým zápachem;

Zkapalněný ozon je tmavě modrá kapalina, pevný ozon je tmavě fialová krystalická hmota. Ozon je rozpustný v tetrachlormethanu, ledové kyselině octové, kapalném dusíku a vodě. Vzniká při průchodu tichého elektrického výboje vzduchem nebo kyslíkem (čerstvý zápach po bouřce je způsoben přítomností malého množství ozónu v atmosféře), oxidací vlhkého fosforu, působením radiových paprsků, ultrafialového popř. katodové paprsky na kyslíku ve vzduchu, rozklad peroxidu vodíku, elektrolýza kyseliny sírové (atd.
kyseliny obsahující kyslík), vliv fluoru na vodu atd. Obsah v zemské atmosféře je zanedbatelný; vrstvy vzduchu v blízkosti zemského povrchu obsahují méně ozónu než horní vrstvy atmosféry; ve výšce 1.050 m(v oblasti Mont Blanc) Levy zjištěno 0-3,7 mg, ve výšce 3000 m—9,4 mg. ozon na 100 m kostka vzduch. Generátory ozonu se používají ve strojírenství a laboratořích k výrobě ozónu. Pro ozonizaci prochází kyslík nebo vzduch mezi dvěma elektrodami připojenými k vysokonapěťovému zdroji proudu.
Ozon ve své čisté formě se uvolňuje ze směsi ozónu s kyslíkem při chlazení kapalným vzduchem. Ozon se snadno rozkládá a rozklad čistého ozonu se urychluje v přítomnosti oxidu manganičitého, olova, oxidů dusíku. V přítomnosti vody se rozklad ozonu zpomaluje, suchý ozon při 0° se rozkládá 30krát rychleji než mokrý ozón při 20,4°. Ozon má extrémně silný oxidační účinek. Uvolňuje jód z jodidu draselného, ​​oxiduje rtuť, přeměňuje sirné kovy na síranové soli, odbarvuje organická barviva atd. Ozón ničí pryžové trubky. Éter, alkohol, svítiplyn, vata se při kontaktu s vysoce ozonizovaným kyslíkem vznítí. Působením ozonu na nenasycené organické sloučeniny vznikají adiční produkty ozonidů. Ozon se používá pro sterilizaci vody, pro deodorizaci - zničení zápachu, v preparativní organické praxi.

Fyzikální vlastnosti

Chemické vlastnosti a způsoby přípravy

Seznam použité literatury

1. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Velká chemická referenční kniha / A.I. Volkov, I.M. Žarský. - Minsk: Moderní škola, 2005. - 608 s ISBN 985-6751-04-7.