Фраза «озоновий шар», що стала відомою у 70-ті роки. минулого століття, давно вже набила оскому. При цьому мало хто дійсно розуміє, що означає це поняття і чим небезпечне руйнування озонового шару. Ще більшою загадкою для багатьох є будова молекули озону, адже вона безпосередньо пов'язана з проблемами озонового шару. Давайте дізнаємося більше про озон, його будову та застосування цієї речовини в промисловості.

Що таке озон

Озон, або, як його ще називають, активний кисень - це газ блакитного кольору з різким металевим запахом.

Ця речовина може існувати у всіх трьох агрегатних станах: газоподібному, твердому та рідкому.

При цьому в природі озон зустрічається у вигляді газу, утворюючи так званий озоновий шар. Саме через його блакитний колір небо здається блакитним.

Як виглядає молекула озону

Своє прізвисько «активний кисень» озон отримав через свою схожість із киснем. Так головним чинним хімічним елементому цих речовинах є оксиген (О). Однак якщо в молекулі кисню міститься 2 його атоми, то молекула - 3) складається з 3 атомів цього елемента.

Завдяки такій будові властивості озону подібні до кисневих, проте більш виражені. Зокрема, як і 2 , 3 є сильним окислювачем.

Найголовніша відмінність між цими «спорідненими» речовинами, яка пам'ятати життєво важлива для кожного, така: озоном не можна дихати, він токсичний і при вдиханні здатний пошкодити легені або навіть вбити людину. При цьому О3 чудово підходить для очищення повітря від токсичних домішок. До речі, саме тому після дощу так легко дихається: озон окислює шкідливі речовини, що містяться в повітрі, і він очищається.

Модель молекули озону (що складається з трьох атомів оксигену) трохи нагадує зображення кута, причому його розмір - 117°. Ця молекула не має неспарених електронів, тому є діамагнітною. Крім цього, вона має полярність, хоча і складається з атомів одного елемента.

Два атоми цієї молекули міцно скріплені між собою. А ось зв'язок із третім менш надійний. Тому молекула озону (фото моделі можна побачити нижче) дуже неміцна і незабаром після утворення розпадається. Як правило, при будь-якій реакції розпаду 3 виділяється кисень.

Через нестабільність озону його не вдається заготовляти та зберігати, а також перевозити, як інші речовини. Тому його виробництво більш витратне, ніж інших речовин.

При цьому висока активність молекул 3 дозволяє цій речовині бути сильним окислювачем, більш потужним, ніж кисень, і більш безпечним, ніж хлор.

Якщо молекула озону руйнується і виділяється О2, дана реакція завжди супроводжується виділенням енергії. У той же час, щоб відбувся зворотний процес (освіта О 3 з 2), необхідно витратити її не менше.

У газоподібному стані молекула озону розпадається за температури 70° З. Якщо її підвищити до 100 градусів і більше, реакція значно прискориться. Також прискорює період розпаду молекул озону наявність домішок.

Властивості О3

У якому б із трьох станів не був озон, він зберігає синій колір. Чим твердіша речовина, тим більш насиченим і темнішим цей відтінок.

Кожна молекула озону важить 48 г/моль. Вона є важчою, ніж повітря, що допомагає розділяти ці речовини між собою.

Про 3 здатний окислювати практично всі метали та неметали (крім золота, іридію та платини).

Також ця речовина може брати участь у реакції горіння, проте для цього потрібна більше висока температура, ніж О 2 .

Озон здатний розчинятися в Н 2 Про та фреонах. У рідкому стані він може змішуватися з рідким киснем, азотом, метаном, аргоном, тетрахлорвуглецем та вуглекислотою.

Як утворюється молекула озону

Молекули 3 утворюються за допомогою прикріплення до молекул кисню вільних атомів оксигену. Вони, у свою чергу, з'являються завдяки розщепленню інших молекул 2 через вплив на них електричних розрядів, ультрафіолетових променів, швидких електронів та інших частинок високої енергії. З цієї причини специфічний запах озону можна відчути біля електричних приладів або ламп, що випромінюють ультрафіолет.

У промислових масштабах 3 виділяють за допомогою електричних або озонаторів. У цих приладах електричний струм високої напруги пропускається через газовий потік, в якому знаходиться О 2 атоми якого і служать будівельним матеріаломдля озону.

Іноді ці апарати запускають чистий кисень чи звичайне повітря. Від чистоти вихідного продукту залежить якість одержуваного озону. Так, медичний О 3 призначений для обробки ран, добувають тільки з хімічно чистого О 2 .

Історія відкриття озону

Розібравшись з тим, як виглядає молекула озону і як утворюється, варто познайомитися з історією цієї речовини.

Вперше воно було синтезоване нідерландським дослідником Мартіном Ван Марумом у другій половині XVIII ст. Вчений зауважив, що після пропускання електричних іскор через ємність із повітрям газ у ній змінював свої властивості. При цьому Ван Марум так і не зрозумів, що виділив молекули нової речовини.

А ось його німецький колега на прізвище Шейнбейн, намагаючись за допомогою електрики розкласти Н2О на Н та О2, звернув увагу на виділення нового газу з їдким запахом. Провівши безліч досліджень, вчений описав відкриту їм речовину і дав йому ім'я «озон» на честь грецького слова"пахнути".

Здатність вбивати грибки та бактерії, а також знижувати токсичність шкідливих сполук, яку мала відкрита речовина, зацікавила багатьох учених. Через 17 років після офіційного відкриття Про 3 Вернер фон Сіменс був сконструйований перший апарат, що дозволяє синтезувати озон у будь-якій кількості. А ще через 39 років геніальний Нікола Тесла винайшов та запатентував перший у світі генератор озону.

Саме цей апарат вже через 2 роки вперше був використаний у Франції на очисних спорудах. питної води. З початком XX ст. Європа починає переходити на озонування питної води для її очищення.

Російська імперія вперше використала цю методику в 1911 р., а через 5 років у країні було обладнано майже 4 десятки установок для очищення питної води за допомогою озону.

Сьогодні озонування води поступово витісняє хлорування. Так, 95% усієї питної води в Європі очищається за допомогою О3. Також дуже популярна ця методика і в США. У СНД вона поки що на стадії вивчення, оскільки, хоча ця процедура і безпечніша і зручніша, обходиться вона дорожче, ніж хлорування.

Сфери застосування озону

Крім очищення води, 3 має ряд інших сфер застосування.

• Озон використовується як відбілювач при виробництві паперу та тканини.
• Активний кисень застосовується для дезінфекції вин, а також для прискорення процесу старіння коньяків.
• За допомогою Про 3 рафінуються різні рослинні олії.
• Дуже часто цю речовину застосовують для обробки продуктів, що швидко псуються, на кшталт м'яса, яєць, фруктів і овочів. При цій процедурі не залишається хімічних слідів як при використанні хлору або формальдегідів, а продукти можуть зберігатися значно довше.
• Озоном стерилізують медичне обладнання та одяг.
• Також очищений Про 3 застосовують для різних медичних та косметичних процедур. Зокрема, з його допомогою у стоматології дезінфікують ротову порожнину та ясна, а також лікують різні захворювання (стоматит, герпес, оральний кандидоз). У європейських країнах 3 дуже популярний для дезінфекції ран.
• У Останніми рокамиВеличезної популярності набувають портативні домашні прилади для фільтрації повітря та води за допомогою озону.

Озоновий шар – що це?

На відстані 15-35 км над поверхнею Землі знаходиться озоновий шар або, як його ще називають, озоносфера. У цьому місці концентрований 3 служить своєрідним фільтром для шкідливого сонячного випромінювання.

Звідки береться така кількість речовини, якщо її молекули нестабільні? Відповісти на це питання не складно, якщо згадати модель молекули озону та спосіб її утворення. Отже, кисень, що складається з 2 молекул оксигену, потрапляючи до стратосфери, нагрівається там сонячними променями. Цієї енергії виявляється достатньо, щоб розщепити О 2 на атоми, з яких утворюється О 3 . При цьому озоновий шар не лише використовує частину сонячної енергії, а й фільтрує її, поглинає небезпечний ультрафіолет.

Вище сказано, що озон розчиняється фреонами. Ці газоподібні речовини (застосовуються при виготовленні дезодорантів, вогнегасників та холодильників), потрапивши в атмосферу, впливають на озон та сприяють його розкладанню. Внаслідок цього в озоносфері виникають дірки, крізь які на планету потрапляють нефільтровані сонячні промені, які руйнівно діють на живі організми.

Розглянувши особливості та будову молекул озону, можна дійти висновку, що ця речовина, хоч і небезпечна, але дуже корисна для людства, якщо її правильно використовувати.

Вступ

Озон - проста речовина, алотропна видозміна кисню. На відміну від кисню, молекула озону складається із трьох атомів. За звичайних умов являє собою вибуховий газ, що різко пахне синього кольору, і що володіє найсильнішими окисними властивостями.

Озон є постійним компонентом атмосфери землі відіграє найважливішу роль підтримки у ній життя. У приземних шарах земної атмосфери концентрація озону різко зростає. Загальний стан озону в атмосфері змінний, і коливається залежно від пори року. Атмосферний озон відіграє ключову роль підтримки життя землі. Він захищає Землю від згубного впливу певної ролі сонячної радіації, сприяючи цим збереження життя планети.

Таким чином, необхідно дізнатися, які дії може надавати озон на біологічні тканини.

Загальні властивості озону

Озон - що складається з триатомних молекул 3 алотропна модифікація кисню. Його молекула діамагнітна і має кутову форму. Зв'язок у молекулі є делокалізованим, трицентровим.

Мал. 1 Будова озону

Обидві зв'язку O-Oв молекулі озону мають однакову довжину 1272 Ангстрем. Кут між зв'язками становить 116,78 °. Центральний атом кисню sp²-гібридизований, має одну неподілену пару електронів. Молекула полярна, дипольний момент 0,5337 D.

Характер хімічних зв'язків в озоні обумовлює його нестійкість (через певний час озон мимовільно перетворюється на кисень: 2О3 ->3О2) і високу окислювальну здатність (озон здатний ряд реакцій у які молекулярний кисень не вступає). Окисна дія озону на органічні речовини пов'язана з утворенням радикалів: RH+ О3 RО2 +OH

Ці радикали ініціюють радикально ланцюгові реакції з біоорганічними молекулами (ліпідами, білками, нуклеїновими кислотами), що призводить до загибелі клітин. Застосування озону для стерилізації питної води ґрунтується на його здатності вбивати мікроби. Озон не байдужий й у вищих організмів. Тривале перебування в атмосфері, що містить озон (наприклад, у кабінетах фізіотерапії та кварцового опромінення) може спричинити тяжкі порушення. нервової системи. Тому озон у великих дозах є токсичним газом. Гранично допустима концентрація його у повітрі робочої зони – 0,0001 мг/л. Забруднення озоном повітряного середовища відбувається при озонуванні води внаслідок його низької розчинності.

Історія відкриття.

Вперше озон виявив у 1785 році голландський фізик М. ван Марум за характерним запахом і окисними властивостями, які набуває повітря після пропускання через нього електричних іскор, а також за здатністю діяти на ртуть при звичайній температурі, внаслідок чого вона втрачає свій блиск і починає прилипати до стек . Однак, як нову речовину він описаний не був, ван Марум вважав, що утворюється особлива «електрична матерія».

Термін озонбув запропонований німецьким хіміком X. Ф. Шенбейном в 1840 році за його пахучість, увійшов до словників наприкінці XIXстоліття. Багато джерел саме йому віддають пріоритет відкриття озону у 1839 році. В 1840 Шенбейн показав здатність озону витісняти йод з іодиду калію:

Факт зменшення обсягу газу при перетворенні кисню в озон експериментально довели Ендрюс і Тет за допомогою скляної трубки з манометром, наповненої чистим киснем, з впаяними в неї платиновими дротиками для отримання електричного розряду.

Фізичні властивості.

Озон - газ, що має синій колір, який можна помітити, якщо дивитися через значний шар, до 1 метра завтовшки озонованого кисню. У твердому стані озон чорного кольору з фіолетовим відблиском. Рідкий озон має густий синій колір; прозорий у шарі, що не перевищує 2 мм. товщини; досить міцний.

Властивості:

§ Молекулярна маса – 48 а.о.м.

§ Щільність газу при нормальних умовах- 2,1445 г/дм³. Відносна щільність газу кисню 1,5; повітрям - 1,62

§ Щільність рідини при −183 °C - 1,71 г/см³

§ Температура кипіння - −111,9 °C. (У рідкого озону - 106 ° C.)

§ Температура плавлення - −197,2 ± 0,2 °С (наведена зазвичай т.пл. −251,4 °C помилкова, оскільки за її визначенні не враховувалася велика здатність озону до переохолодження).

§ Розчинність у воді при 0 °С - 0,394 кг/м³ (0,494 л/кг), вона в 10 разів вище порівняно з киснем.

§ У газоподібному стані озон діамагнітний, в рідкому - слабопарамагнітний.

§ Запах - різкий, специфічний «металевий» (за Менделєєвим - «запах раків»). При високих концентраціях нагадує запах хлору. Запах відчутний навіть при розведенні 1:100000.

Симучні властивості.

Хімічні властивостіОзони визначаються його великою здатністю до окислення.

Молекула Про 3 нестійка і при достатніх концентраціях у повітрі за нормальних умов мимовільно за кілька десятків хвилин перетворюється на O 2 з виділенням тепла. Підвищення температури та зниження тиску збільшують швидкість переходу в двоатомний стан. При великих концентраціях перехід може мати вибуховий характер.

Властивості:

§ Окислення металів

§ Окислення неметалів

§ Взаємодія з оксидами

§ Горіння

§ Утворення озонідів

Способи одержання озону

Озон утворюється в багатьох процесах, що супроводжуються виділенням атомарного кисню, наприклад, при розкладанні перекисів, окисленні фосфору і т. п. У промисловості його отримують з повітря або кисню в озонаторах дією електричного розряду. Зріджується O3 легше, ніж O2, і тому їх легко розділити. Озон для озонотерапії в медицині одержують лише з чистого кисню. При опроміненні повітря твердим ультрафіолетовим випромінюванням утворюється озон. Той самий процес протікає у верхніх шарах атмосфери, де під дією сонячного випромінювання утворюється і підтримується озоновий шар.

Озон - слово грецького походження, що у перекладі означає “пахучий”. Що таке озон? По суті, озон О3 - це газ блакитного кольору з характерним запахом, який асоціюється із запахом повітря після грозового дощу. Особливо відчувається поблизу джерел електричного струму.

Історія виявлення озону вченими

Що таке озон? Як він був відкритий? У 1785 р. фізиком з Голландії Мартіном ван Марумом було проведено кілька експериментів, спрямованих на дослідження впливу електричного струму на кисень. За їхніми результатами вчений досліджував появу специфічної "електричної матерії". Продовжуючи працювати в даному напрямку, в 1850 йому вдалося визначити здатність озону взаємодіяти з органічними сполуками і його властивість як окислювач.

Вперше дезинфікуючі властивості озону були застосовані у 1898 році на території Франції. У містечку Бон Вояж було збудовано завод, який здійснював знезараження та дезінфекцію води з річки Вазюбі. У Росії її перший завод з озонування був запущений у Санкт-Петербурзі 1911 року.

Широке застосування озон отримав у роки Першої світової війни як антисептичний засіб. Озонокиснева суміш застосовувалася для лікування захворювань кишківника, пневмонії, гепатиту та практикувалася при інфекційних ураженнях після хірургічного втручання. Особливо активно озонуванням почали займатися з 1980 року, поштовхом до цього стала поява на ринку надійних та енергозберігаючих.

Технологія освіти озону

Що таке озон? Як він утворюється? У природному середовищі озон знаходиться у атмосфері Землі на висоті 25 км. По суті це газ, який утворюється в результаті ультрафіолетового випромінювання Сонця. На поверхні він утворює шар завтовшки 19-35 км, який захищає Землю від проникнення сонячної радіації. Згідно з трактуванням хіміків, озон - це активний кисень (сполучення трьох атомів кисню). У газоподібному стані він блакитний, у рідкому має відтінок індиго, а у твердому – це темно-сині кристали. О3 – це його молекулярна формула.

Яка шкода озону? Він відноситься до найвищого класу небезпеки - це дуже отруйний газ, токсичність якого дорівнює категорії бойових отруйних речовин. Причиною його є електричні розряди в атмосфері (3O2 = 2O3). У природі відчути його можна після сильних спалахів блискавок. Тому його використовують для знищення бактерій, вірусів, мікроорганізмів, для очищення води і повітря.

Негативний вплив озону

На що впливає озон? Характерною особливістю цього газу є здатність швидко взаємодіяти з іншими речовинами. Якщо у природі спостерігається перевищення нормативних показників, то результаті його взаємодії з тканинами людини можуть виникнути небезпечні речовини та захворювання. Озон - сильнодіючий окислювач, при взаємодії з яким швидко руйнуються:

• натуральна гума;
• метали, за винятком золота, платини та іридію;
• побутові прилади;
• електроніки.

При великих концентраціях озону у повітрі відбувається погіршення здоров'я та самопочуття людини, зокрема:

• дратується слизова оболонка очей;
• порушується функціонування органів дихання, що призведе до паралічу легень;
• спостерігається загальна втома організму;
• з'являються головний біль;
• можлива поява алергічних реакцій;
• печіння в горлі та нудота;
• відбувається негативний впливна нервову систему.

Корисні властивості озону

Чи очищує озон повітря? Так, незважаючи на свій газ є дуже корисним для людини. У невеликих концентраціях він відзначається відмінними дезінфікуючими та дезодоруючими властивостями. Зокрема, він згубно діє на шкідливі мікроорганізми і спричиняє знищення:

• вірусів;
• різних видів бактерій;
• бактерій;
• грибків;
• мікроорганізмів.

Найчастіше озон використовують під час епідемії грипу та спалахів небезпечних інфекційних захворювань. З його допомогою очищають воду від різного роду домішок та сполук заліза, при цьому збагачують її киснем та мінералами.

Цікава інформація про озон, сфера його застосування

Відмінні дезінфікуючі властивості та відсутність побічних ефектівпризвели до появи попиту на озон та його широкому застосуванню у різних галузях економіки. В наші дні озон успішно використовується для:

• задоволення потреб фармацевтичної галузі;
• очищення води в акваріумах та рибних господарствах;
• дезінфекції басейнів;
• медичних цілей;
• Косметичні процедури.

У медичній галузі озонування практикується при виразках, опіках, екземах, варикозі, ранах та дерматологічних захворюваннях. У косметології озон застосовують для боротьби зі старінням шкіри, целюлітом та зайвою вагою.

Вплив озону на життєдіяльність живих істот

Що таке озон? Як він впливає життя на Землі? Згідно з дослідженнями вчених, 10% озону знаходиться у тропосфері. Цей озон є складовим компонентом смогів та виконує роль забруднювача. Він негативно позначається на дихальних органах людей, тварин та уповільнює зростання рослин. Однак його кількість дуже мала, щоб суттєво шкодити здоров'ю. Значна частина шкідливого озону у складі смогів – це продукти функціонування автомобілів та електростанцій.

Значно більше озону (близько 90%) перебуває у стратосфері. Цей поглинає біологічно шкідливе ультрафіолетове випромінювання Сонця, тим самим захищаючи людей, флору та фауну від негативних наслідків.

У 1785 р. голландський фізик Ван Марум, проводячи досліди з електрикою, звернув увагу на запах при утворенні іскор в електричній машині та на окислювальні здібності повітря після пропускання через нього електричних іскор.

У 1840 р. німецький вчений Шейнбейн, займаючись гідролізом води, намагався з допомогою електричної дуги розкласти в кисень і водень. І тоді він виявив, що утворився новий, досі невідомий науці, газ із специфічним запахом. Ім'я «озон» було присвоєно газу Шейнбейном через характерний запах і походить від грецького слова «озієн», що означає «пахнути».

У 1857 р. за допомогою створеної Вернером фон Сіменсом «досконалої трубки магнітної індукції» вдалося збудувати першу технічну озонову установку. У 1901 р. фірмою «Сіменс» збудовано першу гідростанцію з озонаторною установкою у Вісбанді.

Історично застосування озону почалося з установок з підготовки питної води, коли 1898 року у місті Сан Мор (Франція) пройшли випробування першої дослідно-промислової установки. Вже в 1907 році було збудовано перший завод із озонування води в місті Бон Вуаяж (Франція), для потреб міста Ніцци. У 1911 р. була пущена в експлуатацію станція озонування питної води в Санкт-Петербурзі (нині не діє). У 1916 р. діяло вже 49 установок із озонування питної води.

До 1977 р. у світі діє вже понад 1000 установок. Широке поширення озон отримав лише протягом останніх 30 років, завдяки появі надійних і компактних апаратів для його синтезу - озонаторів (генераторів озону).

Нині 95% питної води у Європі проходить озонну підготовку. У США йде процес переведення з хлорування на озонування. У Росії діють кілька великих станцій (у Москві, Нижньому Новгороді та інших містах).

2. Озон та його властивості

Механізм освіти та молекулярна формула озону

Відомо, що молекула кисню складається з 2 атомів: O2 . За певних умов молекула кисню може дисоціювати, тобто. розпадатися на 2 окремі атоми. У природі ці умови створюються під час грози при розрядах атмосферної електрики та у верхніх шарах атмосфери під впливом ультрафіолетового випромінювання сонця (озоновий шар Землі). Механізм освіти та молекулярна формула озону. Однак атом кисню не може існувати окремо і прагне згрупуватися знову. У ході такого перегрупування утворюються 3 атомні молекули.

Молекула озону Молекула, що складається з 3-х атомів кисню, називається озон або активований кисень, є алотропною модифікацією кисню і має молекулярну формулу O3 (d = 1.28 A, q = 116.5°).

Слід зазначити, що зв'язок третього атома в молекулі озону є відносно неміцним, що зумовлює нестабільність молекули в цілому та її схильність до саморозпаду.

Властивості озону

Озон O3 - блакитний газ з характерним різким запахом, молекулярна маса 48 г/моль; щільність щодо повітря 1,657 (озон важчий за повітря); щільність при 00С та тиску 0,1 МПа 2,143 кг/м3. Отримання озону

У малих концентраціях на рівні 0,01-0,02 мг/м3 (у п'ять разів нижче гранично допустимої для людини концентрації), озон надає повітрю характерного запаху свіжості та чистоти. Так, наприклад, після грози ледь помітний запах озону незмінно асоціюється з чистим повітрям.

Як було сказано вище, молекула озону нестабільна і має властивість саморозпаду. Саме завдяки цій властивості озон є сильним окислювачем та винятковим за ефективністю дезінфікуючим засобом.

Окислювальний потенціал озону

Мірою ефективності окислювача служить його електрохімічний (окислювальний) потенціал, виражений у вольтах. Нижче наведено значення електрохімічного потенціалу різних окислювачів у порівнянні з озоном:

З таблиці видно, що озон — найсильніший із усіх окислювачів, які у водоподготовке.

Застосування на місці

Нестабільність озону обумовлює необхідність його застосування безпосередньо на місці одержання. Озон не підлягає упаковці, зберіганню та транспортуванню.

Розчинність озону у воді

Відповідно до закону Генрі, концентрація озону у воді зростає зі збільшенням концентрації озону у газовій фазі, що підмішується у воду. Крім того, чим вища температура води, тим нижча концентрація озону у воді.

Розчинність озону у воді вища, ніж кисню, але нижча, ніж хлору, у 12 разів. Якщо розглядати 100% озон, його гранична концентрація у воді становить 570 мг/л при температурі води 20С. Концентрація озону у газі на виході сучасних озонаторних установок сягає 14% за вагою. Нижче наведено залежність концентрації озону, розчиненого в дистильованій воді, від концентрації озону в газі та температури води.

Саморозпад озону у воді та в повітрі

Швидкість розкладання озону в повітряному чи водному середовищі оцінюється з допомогою періоду напіврозпаду, тобто. часу, протягом якого концентрація озону зменшується вдвічі.

Саморозпад озону у воді (pH 7)

Саморозпад озону у повітрі

З таблиць видно, що водні розчини озону набагато менш стабільні ніж газоподібний озон. Дані щодо розпаду озону у воді наведені для чистої води, що не містить розчинених та зважених домішок. Швидкість розпаду озону у воді зростає багаторазово у таких випадках:

1. за наявності у воді домішок, що окислюються озоном (хімічна потреба води в озоні)
2. за підвищеної каламутності води, т.к. на межі поділу між частинками та водою реакції саморозпаду озону протікають швидше (каталіз)
3. при дії на воду УФ опроміненням

3. Способи одержання озону

В даний час широкого поширення набули 2 способи вироблення озону:

* УФ-опроміненням

* під впливом тихого (тобто розсіяного, без утворення іскор) розряду коронного типу

1. УФ-опромінення

Озон може утворюватися поблизу УФ ламп, проте тільки в невеликих концентраціях (0,1 вага.%).

2.Коронний розряд

Тим самим способом, яким озон утворюється під дією електричних розрядів під час грози, велика кількістьозону виробляється у сучасних електричних генераторах озону. Цей метод називається коронним розрядом. Високу напругу пропускають через газовий потік, що містить кисень. Енергія високої напруги поділяє молекулу кисню О2 на 2 атоми, які з'єднуються з молекулою О2 і утворюють озон О3.

Чистий кисень, що надходить у генератор озону, можна замінити навколишнім повітрям, що містить великий відсотоккисню.

Даний метод підвищує вміст озону до 10-15 вага.%

Споживання енергії: 20 - 30 Вт/г О3 для повітря 10 - 15 Вт/г О3 для кисню

4. Застосування озону для очищення та знезараження води

Знезараження води

Озон знищує всі відомі мікроорганізми: бактерії, віруси, найпростіших, їх суперечки, цисти тощо; при цьому озон на 51% сильніший за хлор і діє в 15-20 разів швидше. Вірус поліомієліту гине при концентрації озону 0,45 мг/л через 2 хв, як від хлору — лише за 3 год при 1мг/л.

На спорові форми бактерій озон діє в 300-600 разів сильніше за хлор.

Озон руйнує окислювально-відновну систему бактерій та їх протоплазму.

Біологічні летальні коефіцієнти (БЛК*) при використанні різних дезінфектантів

*Чим вище БЛК, тим потужніший дезінфектант

Порівняння дезінфектантів

Дезодорація води

При озонуванні окислюються органічні та мінеральні домішки, що є джерелом запахів та присмаків. Вода, що пройшла обробку озоном, містить більше кисню і до смаку нагадує свіжу джерельну воду.

Фінішна підготовка питної води на лініях розливу
Озонування на лінії розливу. Очищена та підготовлена ​​до розливу вода насичується озоном, повністю дезінфікується і на відносно короткий час сама набуває дезінфікуючих властивостей. Завдяки цьому підвищується мікробіологічна безпека процесу розливу, озонована вода надійно стерилізує стінки тари, пробку та повітряний зазор під пробкою. Термін зберігання води після озонування збільшується багаторазово. Особливо ефективна комбінована обробка води озоном у поєднанні з ополіскуванням тари.

Окислення заліза, марганцю, сірководню

Залізо, марганець та сірководень легко окислюються озоном. Залізо при цьому переходить у нерозчинний гідроксид, який потім легко затримується у фільтрах. Марганець окислюється до перманганат-іону, який легко видаляється на вугільних фільтрах. Сірководень, сульфіди та гідросульфіди переходять у нешкідливі сульфати. Процес окислення і формування опадів, що фільтруються, при озонуванні протікає в середньому в 250 разів швидше, ніж при аерації. Особливо ефективне застосування озону для знезалізнення вод, що містять залізоорганічні комплекси та бактеріальні форми заліза, марганцю та сірководню.

Очищення поверхневих вод від антропогенних домішок

Озонування попередньо освітленої води з наступною фільтрацією через активоване вугілля - надійний спосіб очищення поверхневих вод від фенолів, нафтопродуктів, пестицидів та важких металів (окислювально-сорбційне очищення).

Очищення та знезараження води на птахофабриках та фермах

Озонування на птахофабриці. Подача води, знезараженої озоном, у напувалки для птиці та тварин не тільки сприяє зниженню захворюваності та ризику масових епідемій, а й викликає прискорене збільшення у вазі птахів і тварин.

Очищення та знезараження стоків

За допомогою озону стічні води знебарвлюються.

За допомогою озонування стічні води можуть бути приведені у відповідність жорстким вимогам рибогосподарських водойм за вмістом фенолів, нафтопродуктів і ПАР, а також мікробіологічним показниками.

Озонування води для санітарної обробки продуктів та обладнання

Як було сказано вище, термін зберігання води, що озонується в процесі розливу, збільшується значно за рахунок того, що продуктова вода набуває властивостей дезінфікуючого розчину.

При переробці харчових продуктів на забрудненому устаткуванні розмножуються бактерії, які є джерелом сильних запахів гниття та розкладання. Ополіскування обладнання озонованою водою після видалення основної маси забруднень призводить до дезінфекції поверхонь, що освіжає вплив на повітря приміщення та поліпшення загального санітарно-гігієнічного стану виробництва.

Озонування для санітарної обробки. У воді для санітарної обробки обладнання, на відміну від озонування води перед розливом, створюються вищі концентрації озону.

Аналогічно озонованою водою можуть бути оброблені риба та морепродукти, тушки птиці та овочі перед упаковкою. Термін служби оброблених перед закладкою зберігання продуктів збільшується, які зовнішній вигляд після зберігання мало відрізняється від свіжих продуктів.

5. Аспекти безпеки під час експлуатації озонового обладнання

Газоподібний озон токсичний і здатний викликати опік верхніх дихальних шляхів та отруєння (як і будь-який інший сильний окислювач).

Гранично-допустима концентрація (ГДК) озону у повітрі робочої зони регламентується ГОСТом 12.1.005 «Загальні санітарно-гігієнічні вимоги до повітря робочої зони», згідно з яким вона становить 0,1 мг/м3.

Запах озону фіксується людиною у концентраціях 0,01-0,02мг/м3, що у 5-10раз менше ГДК, тому поява слабкого запаху озону у приміщенні перестав бути тривожним сигналом. Для забезпечення надійного контролю вмісту озону у виробничому приміщенні мають бути встановлені газоаналізатори, що дозволяють здійснювати моніторинг концентрації озону та у разі перевищення ГДК вжити своєчасних заходів щодо її зниження до безпечного рівня.

Будь-яка технологічна схема, що містить озонове обладнання, повинна бути оснащена газовідділювачем, за допомогою якого надлишковий (не розчинений) озон надходить у каталітичний деструктор, де розкладається до кисню. Подібна система дозволяє виключити надходження озону у повітря виробничого приміщення.

Т.к. озон є найсильнішим окислювачем, всі газові магістралі повинні бути виконані з озоностійких матеріалів, таких як нержавіюча сталь і фторопласт.

Вперше озон отримано і досліджено Шенбейном в 1840. Озон-газ блакитного кольору, різкого характерного запаху;

Зріджений озон – рідина темно-синього кольору, твердий озон – темно-фіолетова кристалічна маса. Озон розчинний у чотирихлористому вуглеці, в крижаній оцтовій кислоті, рідкому азоті, у воді. Утворюється при пропусканні тихого електричного розряду через повітря або кисень (свіжий запах після грози обумовлений наявністю невеликих кількостей озону в атмосфері), окисленні вологого фосфору, дії променів радію, ультрафіолетових або катодних променів на кисень повітря, розкладанні перекису водорода .
кисневмісних кислот), дії фтору на воду і т. д. Зміст у земній атмосфері мізерний; шари повітря поблизу земної поверхні містять озону менше, ніж вищі шари атмосфери; на висоті 1.050 м(в області Монблана) Леві знайшов 0-3,7 мг,на висоті 3.000 м—9,4 мг.озону на 100 м кубповітря. У техніці та лабораторіях для отримання озону застосовуються апарати-озонатори. Для озонування кисень або повітря пропускається між двома електродами, з'єднаними з джерелом високої напруги струму.
Озон у чистому вигляді виділяється із суміші озону з киснем при охолодженні рідким повітрям. Озон легко розкладається, причому розкладання чистого озону прискорюється у присутності двоокису марганцю, свинцю, оксидів азоту. У присутності води розкладання озону уповільнюється, сухий озон при 0° розкладається у 30 разів швидше, ніж вологий озон за 20,4°. Озон має надзвичайно сильну окислювальну дію. Він виділяє йод з йодистого калію, окислює ртуть, переводить сірчисті метали в сірчанокислі солі, знебарвлює органічні барвники тощо. буд. Озон руйнує каучукові трубки. Ефір, спирт, світильний газ, вата при зіткненні із сильно озонованим киснем спалахують. При дії озону на ненасичені органічні сполуки утворюються продукти приєднання озонид. Озон застосовується для стерилізації води, для дезодорування – знищення поганого запаху, у препаративній органічній практиці.

Фізичні властивості

Хімічні властивості та методи отримання

Список використаної літератури

1. Волков, А.І., Жарський, І.М.Великий хімічний довідник/А.І. Волков, І.М. Жарський. – Мн.: Сучасна школа, 2005. – 608 з ISBN 985-6751-04-7.