Co to jest ozonowanie?

ozonowanie

Ozon jest cząsteczką składająca się z trzech atomów tlenu (O3), z delta ujemnym i delta
dodatnim ładunkiem elektrycznym. Cząsteczka ozonu jest bardzo niestabilna i ma krótki czas
połowicznego rozpadu. Dlatego przekształca się relatywnie szybko w początkową formę czyli
tlen. W istocie, ozon to nic więcej jak tylko tlen (O2) z dodatkowym atomem tlenu.
Dodatkowy atom tlenu powstaje pod wpływem wyładowania elektrycznego w wyniku
rozpadu cząsteczki tlenu. W naturze ozon powstaje w wyniku niektórych reakcji
chemicznych. Najbardziej znany przykład to oczywiście tzw. warstwa ozonowa, gdzie ozon
powstaje pod wpływem działania promieni słonecznych UV. Ozon powstaje również w czasie
burz i przy wodospadach. Charakterystyczny „świeży, czysty, wiosenny” zapach deszczu jest
rezultatem naturalnie powstałego ozonu w czasie burzy. Ozon pochodzi od greckiego słowa
ozein co oznacza „czuć zapach”.


Ozon powstaje tylko w warunkach ekstremalnych. Mogą one zostać sztucznie stworzone w
tzw. generatorach ozonu nazywanych też ozonatorami. Generatory ozonu generują ozon w
wyniku wyładowań elektrycznych lub działania UV.


Ozon działa na zasadzie utleniania. Kiedy naładowana statycznie cząsteczka ozonu (O3)
wchodzi w kontakt z elementem utlenialnym, cząsteczka ozonu natychmiast przechodzi w
tlen. Wynika to z faktu, że ozon jest bardzo niestabilny i szybko powraca do swojej
pierwotnej postaci, czyli tlenu (O2). Ozon może utleniać wszystkie rodzaje materiałów, ale
również składniki nieprzyjemnego zapachu i mikroorganizmy takie jak wirusy, pleśnie i
bakterie. Podczas działania ozonu dodatkowy atom tlenu uwalniany jest z cząsteczki i wiąże
się on z materiałem, na który ozon działa. W końcu powstaje tylko czysta i stabilna
cząsteczka tlenu.


Ozon to jeden z najsilniejszych dostępnych utleniaczy służących do utleniania substancji
rozpuszczonej. Dodatkowy atom w cząsteczce ozonu wiąże się (utlenia) w ułamku sekundy z
każdym składnikiem, który wchodzi z nim w kontakt.

Ozon może być stosowany w szerokim zakresie oczyszczania i dezynfekcji. W największym
stopniu jest on używany do oczyszczania ścieków miejskich i produkcji wody pitnej
(dezynfekcja). Jednakże w coraz większym stopniu jest on stosowany w różnych gałęziach
przemysłu. W przemyśle spożywczym, na przykład, ozon jest używany do dezynfekcji, a w
przemyśle papierowym i tekstylnym jest używany do utleniania ścieków. Główną zaletą
ozonu jest jego „czysty” charakter, ponieważ doprowadza on do utlenienia materiału
praktycznie bez powstawania produktów ubocznych. Ze względu na to, że ma on mocny
rozpoznawalny zapach, bardzo niewielkie stężenia są natychmiast wyczuwalne. To sprawia,
że praca z ozonem jest bezpieczna.


Ozon może być sztucznie generowany zgodnie z zasadą na jakiej powstaje w naturze, tzn.
przy użyciu światła UV (warstwa ozonowa) lub przez wyładowania koronowe (wysokie
napięcia, burze). W obu metodach wiązanie miedzy cząsteczkami tlenu jest zrywane, gdzie w
konsekwencji powstają rodniki tlenu, które łącza się z cząsteczka tlenu dając O3 (ozon). W
produkcji ozonu częściej stosowane jest wyładowanie koronowe ze względu na większą ilość
zalet tej metody. Zalety te to niższe koszty produkcji ozonu (bardziej wydajna ekonomicznie)
i większa trwałość systemu. Jako gaz źródłowy może być użyte powietrze atmosferyczne lub
czysty tlen. Do produkcji czystego tlenu mogą być użyte koncentratory (separatory) tlenu do
koncentracji tlenu z powietrza. Wyższe stężenie ozonu można osiągnąć jeśli zastosowany jest
czysty tlen jak gaz źródłowy, np. z butli tlenowych.


W oczyszczaniu wody i powietrza zachodzi potrzeba produkowania ozonu w terenie. Ze
względu na jego krótki czas połowicznego rozpadu (półokresu trwania), ozon rozpadnie się
praktycznie zaraz po jak zostanie wyprodukowany. Półokres trwania w wodzie to około 30
minut, co oznacza, że co każde pół godziny stężenie ozonu redukuje się o połowę w stosunku
do początkowego (poprzedniego) stężenia. Na przykład, kiedy mamy 8 mg/l, koncentracja
redukuje się co każde pół godziny następująco: 8; 4; 2; 1; etc. W rzeczywistości półokres
trwania jest jeszcze krótszy, ponieważ mogą na niego wpływać różne czynniki. Te czynniki to
temperatura, pH, stężenie ozonu oraz stężenie i rodzaj innych substancji rozpuszczonych. Ze
względu na fakt, że ozon reaguje z wieloma innym komponentami, stężenie ozonu szybko
spada. Kiedy większość związków jest utleniona, powstaje pozostałość ozonu, której stężenie
nie spada już tak szybko.


Ozon jest szkodliwy dla zdrowia człowieka jeśli jest on wdychany przez dłuższy czas lub
dużych stężeniach. Kilkanaście organizacji, takich jak m.in. Agencja Bezpieczeństwa Pracy i
Zdrowia (OSHA) zaproponowała maksymalną dozwoloną (akceptowaną) wartość stężenia
(MAC) ozonu. Wartość ta oznacza maksymalne stężenie na jakie może być wystawiony
człowiek w danym czasie i dla danego związku. Dla ozonu wartość MAC wynosi 0.06 PPM
dla 8 godzin na dzień, 5 dni w tygodniu (PPM = Pars Per Milion). Maksymalnie dla 15 minut
stosowana jest wartość MAC wynosząca 0.3 PPM. Wspomniane powyżej stężenia są znacznie
wyższe niż wartość progowa, przy której ozon może być wyczuwalny w powietrzu a
obecność ozonu jest wyczuwalna w powietrzu już przy niewielkich stężeniach. Kiedy ludzie
narażeni są na wysokie stężenia ozonu, objawy mogą być różne: od poczucia suchości w
ustach i gardle, kaszlu, do bólu głowy i klatki piersiowej. Im stężenia bliższe są dawce
śmiertelnej, pojawiają się bardziej ostre objawy.