Besedna zveza "ozonska plast", ki je postala znana v 70. prejšnjega stoletja, že dolgo postavljena po robu. Hkrati le malokdo zares razume, kaj ta koncept pomeni in zakaj je uničevanje ozonskega plašča nevarno. Še večja uganka za mnoge je zgradba molekule ozona, pa vendar je neposredno povezana s problemi ozonske plasti. Naučimo se več o ozonu, njegovi strukturi in industrijski uporabi.

Kaj je ozon

Ozon ali, kot ga imenujemo tudi aktivni kisik, je azurni plin z ostrim kovinskim vonjem.

Ta snov lahko obstaja v vseh treh agregatnih stanjih: plinastem, trdnem in tekočem.

Hkrati se ozon v naravi pojavlja le v obliki plina, ki tvori tako imenovano ozonsko plast. Zaradi svoje modre barve je nebo videti modro.

Kako izgleda molekula ozona?

Ozon je dobil vzdevek "aktivni kisik" zaradi svoje podobnosti s kisikom. Torej glavni igralec kemični element v teh snoveh je kisik (O). Če pa molekula kisika vsebuje 2 svojih atomov, potem je molekula - O 3) sestavljena iz 3 atomov tega elementa.

Zaradi te zgradbe so lastnosti ozona podobne kisiku, a bolj izrazite. Tako kot O 2 je tudi O 3 najmočnejši oksidant.

Najpomembnejša razlika med temi "sorodnimi" snovmi, ki si jo mora vsak zapomniti, je naslednja: ozona ni mogoče vdihavati, je strupen in lahko ob vdihavanju poškoduje pljuča ali celo ubije človeka. Hkrati je O 3 popoln za čiščenje zraka pred strupenimi nečistočami. Mimogrede, zaradi tega je po dežju tako enostavno dihati: ozon oksidira škodljive snovi v zraku in se očisti.

Model molekule ozona (sestavljen iz 3 atomov kisika) je nekoliko podoben sliki kota, njegova velikost pa je 117°. Ta molekula nima neparnih elektronov in je zato diamagnetna. Poleg tega ima polarnost, čeprav je sestavljena iz atomov enega elementa.

Dva atoma dane molekule sta trdno povezana drug z drugim. Toda povezava s tretjim je manj zanesljiva. Zaradi tega je molekula ozona (fotografija modela je prikazana spodaj) zelo krhka in kmalu po nastanku razpade. Praviloma se pri kateri koli reakciji razgradnje O 3 sprosti kisik.

Zaradi nestabilnosti ozona ga ni mogoče zbirati, shranjevati ali prenašati kot druge snovi. Zaradi tega je njegova proizvodnja dražja od drugih snovi.

Hkrati pa visoka aktivnost molekul O 3 omogoča, da je ta snov najmočnejši oksidant, močnejši od kisika in varnejši od klora.

Če se molekula ozona uniči in se sprosti O 2, to reakcijo vedno spremlja sproščanje energije. Hkrati, da bi prišlo do obratnega procesa (tvorba O 3 iz O 2), ga je treba porabiti nič manj.

V plinastem stanju se molekula ozona razgradi pri temperaturi 70 ° C. Če se dvigne na 100 stopinj ali več, se bo reakcija znatno pospešila. Prisotnost nečistoč pospeši tudi razpad molekul ozona.

Lastnosti O3

Ne glede na to, v katerem od treh stanj je ozon, ohrani svojo modro barvo. Trša kot je snov, bogatejši in temnejši je ta odtenek.

Vsaka molekula ozona tehta 48 g/mol. Je težji od zraka, kar pomaga ločevati te snovi med seboj.

O 3 lahko oksidira skoraj vse kovine in nekovine (razen zlata, iridija in platine).

Tudi ta snov lahko sodeluje pri reakciji zgorevanja, vendar to zahteva več toplota kot za O 2 .

Ozon se lahko raztopi v H 2 O in freonih. V tekočem stanju se lahko meša s tekočim kisikom, dušikom, metanom, argonom, ogljikovim tetrakloridom in ogljikovim dioksidom.

Kako nastane molekula ozona?

Molekule O 3 nastanejo s pritrjevanjem prostih atomov kisika na molekule kisika. Pojavljajo pa se zaradi cepitve drugih molekul O 2 zaradi učinka električnih razelektritev, ultravijoličnih žarkov, hitrih elektronov in drugih visokoenergijskih delcev. Zaradi tega lahko v bližini iskrečih električnih naprav ali žarnic, ki oddajajo ultravijolično svetlobo, čutimo specifičen vonj po ozonu.

V industrijskem obsegu se O 3 izolira z električnimi ali ozonizatorji. V teh napravah poteka visokonapetostni električni tok skozi plinski tok, v katerem se nahaja O 2, katerega atomi služijo kot " gradbeni material» za ozon.

Včasih v te aparate dovajajo čisti kisik ali navaden zrak. Kakovost nastalega ozona je odvisna od čistosti začetnega produkta. Tako se medicinski O 3, namenjen zdravljenju ran, pridobiva samo iz kemično čistega O 2.

Zgodovina odkritja ozona

Ko smo ugotovili, kako izgleda in kako nastane molekula ozona, se je vredno seznaniti z zgodovino te snovi.

Prvi ga je sintetiziral nizozemski raziskovalec Martin van Marum v drugi polovici 18. stoletja. Znanstvenik je opazil, da je po prehodu električnih isker skozi posodo z zrakom plin v njej spremenil svoje lastnosti. Hkrati Van Marum ni razumel, da je izoliral molekule nove snovi.

Toda njegov nemški kolega po imenu Sheinbein, ki je s pomočjo elektrike poskušal razgraditi H 2 O na H in O 2, je opozoril na sproščanje novega plina z ostrim vonjem. Po številnih raziskavah je znanstvenik opisal snov, ki jo je odkril, in ji dal ime "ozon" v čast grška beseda"vonj".

Sposobnost ubijanja gliv in bakterij ter zmanjšanja toksičnosti škodljivih spojin, ki jih je imela odprta snov, je zanimalo številne znanstvenike. 17 let po uradnem odkritju O 3 je Werner von Siemens zasnoval prvo napravo, ki je omogočila sintezo ozona v poljubnih količinah. In 39 let pozneje je briljantni Nikola Tesla izumil in patentiral prvi generator ozona na svetu.

Prav to napravo so v Franciji po 2 letih prvič uporabili v čistilnih ustanovah za pitna voda. Od začetka XX stoletja. Evropa začenja prehajati na ozonizacijo pitne vode za njeno čiščenje.

Rusko cesarstvo je to tehniko prvič uporabilo leta 1911, po 5 letih pa je bilo v državi opremljenih skoraj 4 ducate naprav za čiščenje pitne vode z uporabo ozona.

Danes ozoniranje vode postopoma nadomešča kloriranje. Tako je 95 % vse pitne vode v Evropi obdelane z O 3 . Ta tehnika je zelo priljubljena tudi v ZDA. V CIS se še preučuje, ker je postopek, čeprav je varnejši in udobnejši, dražji od kloriranja.

Uporaba ozona

Poleg čiščenja vode ima O 3 še vrsto drugih aplikacij.

• Ozon se uporablja kot belilo pri proizvodnji papirja in tekstila.
• Aktivni kisik se uporablja za dezinfekcijo vin, pa tudi za pospešitev procesa staranja konjakov.
• S pomočjo O 3 se rafinirajo različna rastlinska olja.
• Zelo pogosto se ta snov uporablja za predelavo pokvarljivih izdelkov, kot so meso, jajca, sadje in zelenjava. Ta postopek ne pušča kemičnih sledi, kot pri uporabi klora ali formaldehida, izdelki pa se lahko skladiščijo veliko dlje.
• Ozon sterilizira medicinsko opremo in oblačila.
• Prečiščeni O 3 se uporablja tudi za različne medicinske in kozmetični postopki. Predvsem z njegovo pomočjo v zobozdravstvu razkužujejo ustno votlino in dlesni ter zdravijo različne bolezni (stomatitis, herpes, ustno kandidozo). V evropskih državah je O 3 zelo priljubljen za razkuževanje ran.
• IN Zadnja leta prenosni gospodinjski aparati za filtriranje zraka in vode z uporabo ozona postajajo izjemno priljubljeni.

Ozonski plašč - kaj je to?

Na razdalji 15-35 km nad zemeljsko površino je ozonski plašč ali, kot se imenuje tudi ozonosfera. Na tem mestu služi koncentrirani O 3 kot nekakšen filter za škodljivo sončno sevanje.

Od kod tolikšna količina snovi, če so njene molekule nestabilne? Na to vprašanje ni težko odgovoriti, če se spomnimo modela molekule ozona in načina njenega nastanka. Torej kisik, sestavljen iz 2 molekul kisika, ki pride v stratosfero, se tam segreje s sončnimi žarki. Ta energija zadošča za razcepitev O 2 na atome, iz katerih nastane O 3 . Hkrati ozonski plašč ne samo uporablja del sončne energije, ampak jo tudi filtrira, absorbira nevarno ultravijolično sevanje.

Zgoraj je bilo rečeno, da se ozon raztopi s freoni. Te plinaste snovi (uporabljajo se v proizvodnji dezodorantov, gasilnih aparatov in hladilnikov), ko se sprostijo v ozračje, vplivajo na ozon in prispevajo k njegovi razgradnji. Posledično se v ozonosferi pojavijo luknje, skozi katere na planet vstopajo nefiltrirani sončni žarki, ki uničujoče delujejo na žive organizme.

Ob upoštevanju značilnosti in zgradbe molekul ozona lahko sklepamo, da je ta snov, čeprav nevarna, zelo koristna za človeštvo, če se uporablja pravilno.

Uvod

Ozon je enostavna snov, alotropna modifikacija kisika. Za razliko od kisika je molekula ozona sestavljena iz treh atomov. V normalnih pogojih je eksploziven plin z ostrim vonjem modre barve in ima močne oksidativne lastnosti.

Ozon je stalna sestavina zemeljskega ozračja in igra bistveno vlogo pri ohranjanju življenja na njem. V površinskih plasteh zemeljske atmosfere se koncentracija ozona močno poveča. Celotno stanje ozona v ozračju je spremenljivo in niha glede na letne čase. Atmosferski ozon ima ključno vlogo pri ohranjanju življenja na zemlji. Zemljo ščiti pred škodljivimi učinki določene vloge sončnega sevanja in s tem prispeva k ohranjanju življenja na planetu.

Zato je treba ugotoviti, kakšne učinke ima lahko ozon na biološka tkiva.

Splošne lastnosti ozona

Ozon je alotropna modifikacija kisika, sestavljena iz triatomskih molekul O 3 . Njegova molekula je diamagnetna in ima oglato obliko. Vez v molekuli je delokalizirana, tricentrična.

riž. 1 Struktura ozona

Oboje o-o povezave v molekuli ozona imajo enako dolžino 1,272 angstroma. Kot med vezmi je 116,78°. Centralni atom kisika sp²-hibridiziran, ima en osamljen elektronski par. Molekula je polarna, dipolni moment je 0,5337 D.

Narava kemičnih vezi v ozonu določa njegovo nestabilnost (po določenem času se ozon spontano spremeni v kisik: 2O3 -> 3O2) in visoko oksidacijsko sposobnost (ozon je sposoben številnih reakcij, v katerih molekularni kisik ne vstopi). Oksidacijski učinek ozona na organske snovi je povezan s tvorbo radikalov: RH + O3 RO2 + OH

Ti radikali sprožijo radikalske verižne reakcije z bioorganskimi molekulami (lipidi, proteini, nukleinske kisline), kar vodi do celične smrti. Uporaba ozona za sterilizacijo pitne vode temelji na njegovi sposobnosti ubijanja mikrobov. Ozon ni ravnodušen niti do višjih organizmov. Dolgotrajna izpostavljenost atmosferi, ki vsebuje ozon (na primer prostori za fizioterapijo in kvarčno obsevanje), lahko povzroči resne okvare. živčni sistem. Zato je ozon v velikih odmerkih strupen plin. Njegova največja dovoljena koncentracija v zraku delovnega območja je 0,0001 mg / liter. Onesnaženje zraka z ozonom nastane med ozonizacijo vode, zaradi njegove nizke topnosti.

Zgodovina odkritij.

Ozon je leta 1785 prvi odkril nizozemski fizik M. van Marum po značilnem vonju in oksidacijskih lastnostih, ki jih dobi zrak, ko gredo skozenj električne iskre, pa tudi po sposobnosti delovanja na živo srebro pri običajni temperaturi, ki je posledica ki izgubi sijaj in se začne lepiti na steklo. Vendar pa ni bila opisana kot nova snov; van Marum je verjel, da je nastala posebna "električna snov".

Izraz ozon predlagal nemški kemik X. F. Schönbein leta 1840 zaradi njegovega vonja, je vstopil v slovarje leta konec XIX stoletja. Številni viri dajejo prednost odkritju ozona leta 1839 prav njemu. Leta 1840 je Schonbein pokazal sposobnost ozona, da izpodriva jod iz kalijevega jodida:

Dejstvo zmanjšanja prostornine plina med pretvorbo kisika v ozon sta eksperimentalno dokazala Andrews in Tet s pomočjo steklene cevi z manometrom, napolnjenim s čistim kisikom, v katerega so spajkane platinaste žice, ki povzročajo električno razelektritev.

fizične lastnosti.

Ozon je modri plin, ki ga lahko vidimo, če ga gledamo skozi veliko, do 1 metra debelo plast ozoniziranega kisika. V trdnem stanju je ozon črn z vijoličnim odtenkom. Tekoči ozon ima temno modro barvo; prozoren v plasti, ki ne presega 2 mm. debelina; precej trpežna.

Lastnosti:

§ Molekulska masa - 48 a.m.u.

§ Gostota plina pri normalne razmere- 2,1445 g/dm³. Relativna gostota plina za kisik 1,5; po zraku - 1,62

§ Gostota tekočine pri −183 °C - 1,71 g/cm³

§ Vrelišče - -111,9 °C. (tekoči ozon ima 106 °C.)

§ Tališče - -197,2 ± 0,2 ° C (običajno podano mp -251,4 ° C je napačno, saj njegova določitev ni upoštevala velike sposobnosti ozona za supercool).

§ Topnost v vodi pri 0 °C - 0,394 kg / m³ (0,494 l / kg), je 10-krat višja v primerjavi s kisikom.

§ V plinastem stanju je ozon diamagneten, v tekočem pa šibko paramagneten.

§ Vonj je oster, specifičen "kovinski" (po Mendelejevu - "vonj rakov"). Pri visokih koncentracijah diši po kloru. Vonj je opazen že pri razredčitvi 1:100.000.

Kemijske lastnosti.

Kemijske lastnosti ozon je določen z njegovo veliko sposobnostjo oksidacije.

Molekula O 3 je nestabilna in se pri zadostnih koncentracijah v zraku pri normalnih pogojih v nekaj deset minutah s sproščanjem toplote spontano spremeni v O 2 . Zvišanje temperature in znižanje tlaka povečata hitrost prehoda v dvoatomno stanje. Pri visokih koncentracijah je lahko prehod eksploziven.

Lastnosti:

§ Oksidacija kovin

§ Oksidacija nekovin

§ Interakcija z oksidi

§ Gorenje

§ Tvorba ozonidov

Metode pridobivanja ozona

Ozon nastaja v številnih procesih, ki jih spremlja sproščanje atomskega kisika, na primer med razgradnjo peroksidov, oksidacijo fosforja itd. V industriji se pridobiva iz zraka ali kisika v ozonizatorjih z delovanjem električnega praznjenja. O3 se lažje utekočini kot O2 in ga je zato enostavno ločiti. Ozon za ozonoterapijo v medicini pridobivajo samo iz čistega kisika. Pri obsevanju zraka z močnim ultravijoličnim sevanjem nastane ozon. Enak proces poteka v zgornjih plasteh atmosfere, kjer pod vplivom sončnega sevanja nastaja in se ohranja ozonski plašč.

Ozon je beseda grškega izvora, ki v prevodu pomeni »smrdljiv«. Kaj je ozon? V svojem bistvu je ozon O3 modri plin z značilnim vonjem, ki je povezan z vonjem zraka po nevihti. Še posebej se čuti v bližini virov električni tok.

Zgodovina odkritja ozona s strani znanstvenikov

Kaj je ozon? Kako je bilo odprto? Leta 1785 je nizozemski fizik Martin van Marum izvedel več poskusov, s katerimi je preučeval učinek električnega toka na kisik. Po njihovih rezultatih je znanstvenik raziskal pojav specifične "električne snovi". V nadaljevanju dela v tej smeri mu je leta 1850 uspelo ugotoviti sposobnost ozona za interakcijo z organskimi spojinami in njegovo lastnost kot oksidanta.

Dezinfekcijske lastnosti ozona so prvič uporabili leta 1898 v Franciji. V mestu Bon Voyage je bila zgrajena tovarna, ki je dezinficirala in dezinficirala vodo iz reke Vasyubi. V Rusiji je bila leta 1911 v Sankt Peterburgu zagnana prva naprava za ozoniranje.

Ozon so med prvo svetovno vojno pogosto uporabljali kot antiseptik. Mešanica ozon-kisik je bila uporabljena za zdravljenje črevesnih bolezni, pljučnice, hepatitisa in se je uporabljala za infekcijske lezije po operaciji. Še posebej aktivno z ozoniranjem se je začelo ukvarjati od leta 1980, spodbuda za to je bil pojav na trgu zanesljivih in energetsko varčnih.Trenutno je približno 95% vode v ZDA in po vsej Evropi prečiščeno z ozonom.

Tehnologija ustvarjanja ozona

Kaj je ozon? Kako nastane? V naravnem okolju se ozon nahaja v Zemljinem ozračju na nadmorski višini 25 km. Pravzaprav gre za plin, ki nastane kot posledica ultravijoličnega sevanja Sonca. Na površju tvori 19-35 km debelo plast, ki ščiti Zemljo pred vdorom sončnega sevanja. Po razlagi kemikov je ozon aktivni kisik (spojina treh atomov kisika). V plinastem stanju je modre barve, v tekočem indigo odtenku, v trdnem stanju pa so temno modri kristali. O3 je njegova molekulska formula.

Kakšna je škoda ozona? Spada v najvišji razred nevarnosti - je zelo strupen plin, katerega toksičnost je enačena s kategorijo kemičnih bojnih sredstev. Razlog za njegov pojav so električne razelektritve v atmosferi (3O2 = 2O3). V naravi ga lahko občutite po močnih strelah. Ozon dobro sodeluje z drugimi spojinami in velja za enega od razlogov, zakaj se uporablja za ubijanje bakterij, virusov, mikroorganizmov, za čiščenje vode in zraka.

Negativni vpliv ozona

Kaj počne ozon? Značilna lastnost tega plina je sposobnost hitre interakcije z drugimi snovmi. Če je v naravi presežek normiranih kazalcev, potem lahko zaradi njegove interakcije s človeškimi tkivi pride do nevarnih snovi in ​​bolezni. Ozon je močan oksidant, pri interakciji s katerim se hitro uničijo:

• naravni kavčuk;
• kovine, razen zlata, platine in iridija;
• Aparati;
• elektronika.

Pri visokih koncentracijah ozona v zraku pride do poslabšanja zdravja in počutja ljudi, predvsem:

• sluznica oči je razdražena;
• delovanje dihalnega sistema je moteno, kar bo povzročilo paralizo pljuč;
• obstaja splošna utrujenost telesa;
• pojavijo se glavoboli;
• možne alergijske reakcije;
• pekoč občutek v grlu in slabost;
• nadaljevati Negativni vpliv na živčni sistem.

Koristne lastnosti ozona

Ali ozon čisti zrak? Da, kljub temu, da je plin zelo koristen za ljudi. V majhnih koncentracijah je znan po svojih odličnih dezinfekcijskih in deodorizirajočih lastnostih. Še posebej škodljivo vpliva na škodljive mikroorganizme in povzroča uničenje:

• virusi;
• različne vrste mikrobov;
• bakterije;
• glive;
• mikroorganizmi.

Najpogosteje se ozon uporablja v času epidemije gripe in izbruhov nevarnih nalezljivih bolezni. Z njegovo pomočjo se voda očisti različnih vrst nečistoč in železovih spojin, hkrati pa jo obogati s kisikom in minerali.

Zanimive informacije o ozonu, njegovem obsegu

Odlične dezinfekcijske lastnosti in št stranski učinki je povzročilo povpraševanje po ozonu in njegovo široko uporabo v različnih sektorjih gospodarstva. Danes se ozon uspešno uporablja za:

• zadovoljevanje potreb farmacevtske industrije;
• čiščenje vode v akvarijih in ribogojnicah;
• dezinfekcija bazena;
• medicinske namene;
• kozmetični postopki.

V medicini se ozoniranje uporablja pri razjedah, opeklinah, ekcemih, krčnih žilah, ranah in dermatoloških boleznih. V kozmetologiji se ozon uporablja za boj proti staranju kože, celulitu in prekomerni teži.

Vpliv ozona na vitalno aktivnost živih bitij

Kaj je ozon? Kako vpliva na življenje na Zemlji? Po mnenju znanstvenikov je 10% ozona v troposferi. Ta ozon je sestavni del smoga in deluje kot onesnaževalec. Škodljivo vpliva na dihala ljudi, živali in upočasnjuje rast rastlin. Vendar je njegova količina zelo majhna, da bi znatno škodovala zdravju. Pomemben del škodljivega ozona v sestavi smoga predstavljajo produkti delovanja avtomobilov in elektrarn.

Veliko več ozona (približno 90 %) je v stratosferi. Ta absorbira biološko škodljivo ultravijolično sevanje Sonca in s tem ščiti ljudi, rastlinstvo in živalstvo pred negativnimi posledicami.

Leta 1785 je nizozemski fizik Van Marum med izvajanjem poskusov z elektriko opozoril na vonj med nastajanjem isker v električnem stroju in na oksidacijsko sposobnost zraka po prehodu električnih isker skozi njega.

Leta 1840 je nemški znanstvenik Sheinbein, ki se je ukvarjal s hidrolizo vode, poskušal le-to z električnim oblokom razgraditi na kisik in vodik. In potem je odkril, da je nastal nov, znanosti doslej neznan plin s specifičnim vonjem. Ime "ozon" je plinu dal Sheinbein zaradi njegovega značilnega vonja, izhaja pa iz grške besede "osien", kar pomeni "vonj".

Leta 1857 je bila s pomočjo "popolne cevi za magnetno indukcijo", ki jo je ustvaril Werner von Siemens, zgrajena prva tehnična naprava za ozon. Leta 1901 je Siemens v Wiesbandu zgradil prvo hidroelektrarno z generatorjem ozona.

Zgodovinsko gledano se je uporaba ozona začela s čistilnimi napravami za pitno vodo, ko je bila leta 1898 testirana prva pilotna naprava v mestu Saint Maur (Francija). Že leta 1907 je bila v mestu Bon Voyage (Francija) zgrajena prva ozonizacija vode za potrebe mesta Nica. Leta 1911 je v Sankt Peterburgu začela obratovati postaja za ozonizacijo pitne vode (trenutno ne deluje). Leta 1916 je bilo že 49 naprav za ozonizacijo pitne vode.

Do leta 1977 je po vsem svetu delovalo več kot 1000 naprav. Ozon je postal razširjen šele v zadnjih 30 letih, zahvaljujoč pojavu zanesljivih in kompaktnih naprav za njegovo sintezo - ozonizatorjev (generatorjev ozona).

Trenutno je 95 % pitne vode v Evropi obdelane z ozonom. ZDA so v procesu prehoda s kloriranja na ozoniranje. V Rusiji je več velikih postaj (v Moskvi, Nižnem Novgorodu in drugih mestih).

2. Ozon in njegove lastnosti

Mehanizem nastanka in molekulska formula ozona

Znano je, da je molekula kisika sestavljena iz 2 atomov: O2. Pod določenimi pogoji lahko molekula kisika disociira, tj. razpadejo na 2 ločena atoma. V naravi te razmere nastanejo med nevihto ob razelektritvah atmosferske elektrike, v zgornji atmosferi pa pod vplivom ultravijoličnega sevanja sonca (ozonska plast Zemlje). Mehanizem nastanka in molekulska formula ozona. Vendar kisikov atom ne more obstajati ločeno in se nagiba k prerazporeditvi. Med takšno preureditvijo nastanejo 3-atomske molekule.

Molekula ozona Molekula, sestavljena iz 3 atomov kisika, imenovana ozon ali aktivirani kisik, je alotropna modifikacija kisika in ima molekulsko formulo O3 (d = 1,28 A, q = 116,5°).

Opozoriti je treba, da je vez tretjega atoma v molekuli ozona razmeroma šibka, kar povzroča nestabilnost molekule kot celote in njeno nagnjenost k samorazpadu.

Lastnosti ozona

Ozon O3 je modrikast plin z značilnim ostrim vonjem, molekulska masa 48 g/mol; gostota glede na zrak 1,657 (ozon je težji od zraka); gostota pri 0°C in tlaku 0,1 MPa 2,143 kg/m3. Pridobivanje ozona

V nizkih koncentracijah na ravni 0,01-0,02 mg/m3 (petkrat nižje od najvišje dovoljene koncentracije za človeka) daje ozon zraku značilen vonj po svežini in čistosti. Tako je na primer po nevihti subtilen vonj ozona vedno povezan s čistim zrakom.

Kot je navedeno zgoraj, je molekula ozona nestabilna in ima lastnost samorazpada. Prav zaradi te lastnosti je ozon močan oksidant in izjemno učinkovito razkužilo.

Oksidacijski potencial ozona

Merilo učinkovitosti oksidanta je njegov elektrokemijski (oksidacijski) potencial, izražen v voltih. Spodaj so vrednosti elektrokemičnega potenciala različnih oksidantov v primerjavi z ozonom:

Iz tabele je razvidno, da je ozon najmočnejši od vseh oksidantov, ki se uporabljajo pri pripravi vode.

Aplikacija na kraju samem

Nestabilnost ozona zahteva njegovo uporabo neposredno na mestu proizvodnje. Ozon ni predmet pakiranja, skladiščenja in transporta.

Topnost ozona v vodi

V skladu s Henryjevim zakonom koncentracija ozona v vodi narašča z večanjem koncentracije ozona v plinski fazi, pomešani z vodo. Poleg tega višja kot je temperatura vode, manjša je koncentracija ozona v vodi.

Topnost ozona v vodi je večja od topnosti kisika, vendar nižja od topnosti klora za 12-krat. Če upoštevamo 100% ozon, potem je njegova mejna koncentracija v vodi 570 mg/l pri temperaturi vode 20C. Koncentracija ozona v plinu na izhodu iz sodobnih naprav za ozoniranje doseže 14 % teže. Spodaj je prikazana odvisnost koncentracije ozona, raztopljenega v destilirani vodi, od koncentracije ozona v plinu in temperature vode.

Samorazgradnja ozona v vodi in zraku

Hitrost razgradnje ozona v zraku ali vodi je ocenjena z razpolovno dobo, tj. čas, v katerem se koncentracija ozona prepolovi.

Samorazgradnja ozona v vodi (pH 7)

Samorazgradnja ozona v zraku

Iz tabel je razvidno, da so vodne raztopine ozona veliko manj stabilne od plinastega ozona. Podatki o razpadu ozona v vodi so navedeni za čisto vodo ne vsebuje raztopljenih ali suspendiranih nečistoč. Hitrost razpada ozona v vodi se večkrat poveča v naslednjih primerih:

1. v prisotnosti nečistoč v vodi, oksidiranih z ozonom (kemična zahteva vode v ozonu)
2. s povečano motnostjo vode, ker na meji med delci in vodo hitreje potekajo reakcije samorazgradnje ozona (kataliza)
3. pri izpostavljenosti vodnemu UV sevanju

3. Metode za pridobivanje ozona

Trenutno se široko uporabljata 2 načina pridobivanja ozona:

* UV obsevanje

* pod vplivom tihe (tj. razpršene, brez nastajanja isker) koronske razelektritve

1. UV obsevanje

Ozon lahko nastaja v bližini UV-žarnic, vendar le v majhnih koncentracijah (0,1 % teže).

2. Koronska razelektritev

Na enak način, kot se ozon proizvaja z električnimi razelektritvami med nevihtami, veliko število Ozon se proizvaja v sodobnih električnih generatorjih ozona. Ta metoda se imenuje koronska razelektritev. Visoka napetost teče skozi tok plina, ki vsebuje kisik. Visokonapetostna energija razcepi molekulo kisika O2 na 2 atoma O, ki se združita z molekulo O2 in tvorita ozon O3.

Čisti kisik, ki vstopa v generator ozona, je mogoče nadomestiti z zunanjim zrakom, ki vsebuje velik odstotek kisik.

Ta metoda poveča vsebnost ozona na 10-15 mas.%.

Poraba energije: 20 - 30 W/g O3 za zrak 10 - 15 W/g O3 za kisik

4. Uporaba ozona za čiščenje in dezinfekcijo vode

Dezinfekcija vode

Ozon uniči vse znane mikroorganizme: bakterije, viruse, protozoe, njihove spore, ciste itd.; medtem ko je ozon 51% močnejši od klora in deluje 15-20-krat hitreje. Virus otroške paralize umre pri koncentraciji ozona 0,45 mg / l po 2 minutah, od klora pa le 3 ure pri 1 mg / l.

Ozon deluje na trosne oblike bakterij 300-600-krat močneje kot klor.

Ozon uničuje redoks sistem bakterij in njihovo protoplazmo.

Biološki koeficienti smrtnosti (BL*) pri uporabi različnih razkužil

*Višji kot je BLC, močnejše je razkužilo

Primerjava razkužil

Dezodoracija vode

Ozoniranje oksidira organske in mineralne nečistoče, ki so vir vonjav in okusov. Voda, obdelana z ozonom, vsebuje več kisika in ima okus po izvirski vodi.

Končna priprava pitne vode na polnilnih linijah
Ozoniranje na polnilni liniji. Prečiščena in pripravljena za stekleničenje voda, nasičena z ozonom, popolnoma dezinficirana in relativno kratek čas sama pridobi dezinfekcijske lastnosti. S tem se poveča mikrobiološka varnost procesa polnjenja, ozonizirana voda zanesljivo sterilizira stene posode, zamašek in zračno režo pod zamaškom. Rok uporabnosti vode po ozoniranju se večkrat poveča. Še posebej učinkovita je kombinirana obdelava vode z ozonom v kombinaciji z izpiranjem posode.

Oksidacija železa, mangana, vodikovega sulfida

Železo, mangan in vodikov sulfid zlahka oksidirajo z ozonom. V tem primeru železo preide v netopen hidroksid, ki se nato zlahka zadrži v filtrih. Mangan se oksidira v permanganatni ion, ki se zlahka odstrani na oglenih filtrih. Vodikov sulfid, sulfidi in hidrosulfidi se pretvorijo v neškodljive sulfate. Proces oksidacije in nastajanja filtrirnih usedlin pri ozoniranju poteka v povprečju 250-krat hitreje kot pri prezračevanju. Še posebej učinkovita je uporaba ozona za deferizacijo vod, ki vsebujejo železo-organske komplekse in bakterijske oblike železa, mangana in vodikovega sulfida.

Čiščenje površinskih voda pred antropogenimi nečistočami

Ozoniranje prebistrene vode, ki mu sledi filtracija skozi aktivno oglje, je zanesljiv način čiščenja površinske vode pred fenoli, naftnimi derivati, pesticidi in težkimi kovinami (oksidacijsko-sorpcijska obdelava).

Čiščenje in dezinfekcija vode v perutninskih farmah in farmah

Ozonizacija na perutninski farmi. Oskrba z ozonom dezinficirane vode v napajalnike za perutnino in živali ne pomaga le zmanjšati pojavnost in nevarnost množičnih epidemij, temveč povzroča tudi pospešeno pridobivanje telesne teže pri pticah in živalih.

Čiščenje in dezinfekcija odpadne vode

Ozon beli odpadno vodo.

S pomočjo ozoniranja je mogoče odpadno vodo uskladiti s strogimi zahtevami ribiških rezervoarjev glede vsebnosti fenolov, naftnih derivatov in površinsko aktivnih snovi ter mikrobioloških indikatorjev.

Ozonizacija vode za razkuževanje hrane in opreme

Kot je navedeno zgoraj, se rok uporabnosti vode, ozonizirane med postopkom stekleničenja, znatno poveča zaradi dejstva, da voda iz izdelka pridobi lastnosti dezinfekcijske raztopine.

Med predelavo hrane se na kontaminirani opremi razmnožujejo bakterije, ki so vir močnih vonjav po gnitju in gnitju. Izpiranje opreme z ozonizirano vodo po odstranitvi večine kontaminantov vodi do dezinfekcije površin, osvežilnega učinka na zrak v prostoru in izboljšanja splošnega sanitarnega in higienskega stanja proizvodnje.

Ozoniranje za sanitarije. Sanitarna oprema za vodo v nasprotju z ozoniranjem vode pred stekleničenjem ustvarja višje koncentracije ozona.

Podobno lahko ribe in morske sadeže, trupe perutnine in zelenjavo pred pakiranjem obdelamo z ozonizirano vodo. Življenjska doba predelanih izdelkov pred skladiščenjem se poveča, njihov videz po skladiščenju pa se malo razlikuje od svežih izdelkov.

5. Varnostni vidiki pri delovanju opreme za ozon

Plinasti ozon je strupen in lahko povzroči opekline zgornjih dihalnih poti in zastrupitev (kot kateri koli drug močan oksidant).

Najvišjo dovoljeno koncentracijo (MAC) ozona v zraku delovnega prostora ureja GOST 12.1.005 "Splošne sanitarne in higienske zahteve za zrak delovnega prostora", po katerem znaša 0,1 mg/m3.

Človek zazna vonj po ozonu v koncentracijah 0,01-0,02 mg/m3, kar je 5-10-krat manj od MPC, zato pojav rahlega vonja po ozonu v prostoru ni znak za alarm. Za zagotovitev zanesljivega nadzora vsebnosti ozona v proizvodnem prostoru je treba namestiti analizatorje plina, ki omogočajo spremljanje koncentracije ozona in, če je MPC presežen, pravočasno ukrepati, da se zmanjša na varno raven.

Vsaka tehnološka shema, ki vsebuje opremo za ozon, mora biti opremljena s plinskim separatorjem, skozi katerega odvečni (neraztopljeni) ozon vstopi v katalitični destruktor, kjer se razgradi na kisik. Takšen sistem odpravlja pretok ozona v zrak proizvodnega prostora.

Ker Ozon je najmočnejši oksidant, vsi plinovodi morajo biti izdelani iz materialov, odpornih na ozon, kot sta nerjavno jeklo in fluoroplastika.

Ozon je prvi pridobil in proučeval Shenbein leta 1840. Ozon je modrikast plin z ostrim značilnim vonjem;

Utekočinjeni ozon je temno modra tekočina, trden ozon je temno vijolična kristalna masa. Ozon je topen v ogljikovem tetrakloridu, ledocetni kislini, tekočem dušiku in vodi. Nastane ob prehajanju tihe električne razelektritve skozi zrak ali kisik (svež vonj po nevihti je posledica prisotnosti majhnih količin ozona v ozračju), oksidacije mokrega fosforja, delovanja radijevih žarkov, ultravijoličnih oz. katodni žarki na kisik v zraku, razgradnja vodikovega peroksida, elektroliza žveplove kisline (itd.)
kisline, ki vsebujejo kisik), učinek fluora na vodo itd. Vsebnost v zemeljski atmosferi je zanemarljiva; plasti zraka blizu zemeljske površine vsebujejo manj ozona kot zgornje plasti ozračja; na višini 1.050 m(v regiji Mont Blanc) Levy našel 0-3.7 mg, na nadmorski višini 3.000 m—9,4 mg ozona na 100 m kocka zrak. Generatorji ozona se uporabljajo v tehniki in laboratorijih za proizvodnjo ozona. Za ozoniranje se kisik ali zrak pretaka med dvema elektrodama, povezanima z visokonapetostnim virom toka.
Ozon v svoji čisti obliki se sprosti iz mešanice ozona s kisikom, ko se ohladi s tekočim zrakom. Ozon se zlahka razgradi, razpad čistega ozona pa se pospeši v prisotnosti manganovega dioksida, svinca, dušikovih oksidov. V prisotnosti vode se razgradnja ozona upočasni, suh ozon pri 0° razpade 30-krat hitreje kot moker pri 20,4°. Ozon ima izjemno močan oksidacijski učinek. Sprošča jod iz kalijevega jodida, oksidira živo srebro, pretvarja žveplove kovine v sulfatne soli, razbarva organska barvila itd. Ozon uničuje gumijaste cevi. Eter, alkohol, svetilni plin, vata se vžgejo ob stiku z močno ozoniranim kisikom. Pod vplivom ozona na nenasičene organske spojine nastajajo adicijski produkti ozonidov. Ozon se uporablja za sterilizacijo vode, za dezodoracijo - uničevanje neprijetnega vonja, v preparativni ekološki praksi.

Fizične lastnosti

Kemijske lastnosti in metode priprave

Seznam uporabljene literature

1. Volkov, A.I., Zharsky, I.M. Velika kemijska referenčna knjiga / A.I. Volkov, I.M. Zharsky. - Minsk: Sodobna šola, 2005. - 608 z ISBN 985-6751-04-7.