کاربرد ازن در تصفیه آب
آب گواراترین آشامیدنی در طبیعت است که جهت استفاده از آن به منظور نوشیدن ابتدا باید تصفیه و گندزدایی شود. آبی که توسط روش های متداول تصفیه می شود، آبی زلال، بدون بو، بدون رنگ و مزه، عاری از عوامل بیماری زا و مواد سمی و حتی حاوی مقادیری از یون های مفید برای بدن می باشد. با توجه به محدودیت فراوانی که در منابع آب شیرین و سالم در جهان وجود دارد، تامین آب آشامیدنی بهداشتی توسط روش گندزدایی مناسب دارای اهمیت بسزایی می باشد.
روش های مختلفی برای گندزدایی آب وجود دارد که مهمترین آنها کلرزنی، ازن زنی و استفاده از سایر مواد گندزا هستند. استفاده از کلر و دیگر ترکیبات آب به منظور گندزدایی آب سبب تشکیل ترکیبات مضر و سمی مانند کلرات، ترکیبات آلی کلرینه، ترکیبات تری هالومتان در آب شده که دارای عوارض نامطلوبی (سرطان زا) بر مصرف کننده می باشد.
اهمیت گندزدایی و عفونی آب تا به این حد است که بیماری های ناشی از آب آلوده از جمله اسهال، وبا و بیماری های انگلی هنوز هم سالانه تقریباً یک میلیارد انسان را مبتلا نموده و موجب مرگ حدود 10 میلیون انسان، اکثراً در کشورهای در حال توسعه می شود.
خواص فیزیکی و شیمیایی ازن
گاز ازن (O3) مولکول سه اتمی اکسیژن است که به عنوان قویترین اکسنده و ضدعفونی کننده در دنیا شاخته می شود. ازن آلوتروپ دیگر اکسیژن است که نسبت آلوتروپ O2 پایداری کمتری دارد. این گاز سنگین تر از هوا و به رنگ آبی کمرنگ و بوی زننده است که در غلظت های بسیار کم 0.02ppm تا 0.05 بوی آن کاملاً محسوس است. لازم به ذکر است که این غلظت از ازن برای سلامتی انسان مشکلی ایجاد نمی کند، اما در غلظت های بالاتر به میزان 100ppb ماده ای سمی بوده و می تواند سبب مشکلات تنفسی در گیاهان، حیوانات و انسان شود. تنفس بیش از حد مجاز این گاز توسط انسان می تواند باعث عوارضی مانند خشکی دهان و گلو، سرفه و سردرد گردد.
گاز ازن در طبیعت می تواند توسط تابش اشعه فرابنفش (UV) و پدیده رعد و برق تولید می شود. بوی تازه و مطبوعی که پس از رعد و برق و در هنگام بارندگی استشمام می گردد، به دلیل وجود ازن می باشد. ازن در دمای معمولی (25 درجه سانتی گراد) به صورت گاز است و نقطه جوش 112-، نقطه ذوب 251- و چگالی 1.5 برابر اکسیژن (در شرایط استاندارد) دارد.
گاز ازن (O3) یک عامل اکسید کننده بسیار قوی است که در حوزه تصفیه آب و پساب مشابه کلر عمل می کند. این گاز به طور گسترده به منظور ضدعفونی و اکسیداسیون مورد استفاده قرار می گیرد. اثر باکتریسید (ضد باکتری) ازن، اثر ضد عفونی کنندگی آن بر روی باکتری ها و ویروس ها نسبت به کلرینگ آب (کلرزنی) بیشتر است. اکثر مواد آلی در مجاورت با گاز ازن به ترکیبات ساده تری اکسید می شوند. ازن همچنین می تواند ترکیبات تری هالومتان را به مقدار معینی اکسید کرده و سبب کاهش غلظت آنها شود.
گاز ازن انحلال پذیری کمی در آب دارد و این حلالیت به سهولت به غلظت هایی به میزان 0.01 تا 0.05 میلی گرم بر لیتر (ppm) و بالاتر می رسد. رفتار ازن در آب و هوا با یکدیگر متفاوت است. خاصیت اکسیداسیون بالای ازن در آب از رادیکال های مختلفی نشات می گیرد که مهمترین آن رادیکال آزاد هیدروکسیل می باشد که از خود ازن نیز فعالیت بیشتری دارد. وجود این رادیکال ها موجب خاصیت زیست کشی قوی ازن می گردد.
در زمان حضور همزمان ازن مولکولی و رادیکال های هیدروکسیل، ازن مولکولی عامل غالب و قدرتمند اکسید کننده خواهد بود. رادیکال های آزاد هیدروکسیل عمر نسبتاً کوتاهی دارند و نیمه عمر مولکول ازن در آب به علت تشکیل این ترکیب و واکنش ازن با دیگر اجزای آب نسبت به هوا کوتاهتر است. نیمه عمر ازن در هوا (با فشار متوسط) 12 ساعت است و در آب خالص (در دمای 20 درجه سانتی گراد) در حدود 165 دقیقه می باشد. اما در حضور آلودگی های آلی در آب، این نیمه عمر کاهش می یابد. امروزه بیشتر کاربرد ازن در کنترل بو، ضدعفونی کردن هوا و آب آشامیدنی، تصفیه صنعتی آب و فاضلاب می باشد.
کاربردهای ازن در صنعت
بیشترین استفاده ازن در صنایعی مانند داروسازی، روانسازهای مصنوعی، میکروب کش ها و سفید کننده ها است. علاوه بر این ازن دارای کاربردهای ویژه ای در گندزدایی و تصفیه آب است که می توان به موارد زیر اشاره نمود:
• قویترین ضدعفونی کننده نسبت به کلر، اسید هیپو کلرید و پراکسید هیدروژن
• خاصیت ضدعفونی کنندگی بدون تولید پسماند
• جایگزین سموم و آفت کش ها در کشاورزی
• شستشوی سبزیجات و میوه های تازه جهت از بین بردن قارچ، کپک و باکتری
• استفاده از ازن در برج های خنک کننده سبب اکسیداسیون مواد شیمیایی خطرناک و تبدیل به مواد کم ضرر و همچنین افزایش بازده انتقال حرارت خواهد شد.
• استفاده در الکترونیک و حذف مواد فتورزیست و تولید ویفرهای سیلیکونی
• ضدعفونی کننده قوی در صنایع مواد غذایی
• در صنایع بسته بندی به منظور ضد عفونی و استریل کردن بطری ها
• استفاده در لباس شویی صنعتی بیمارستان ها و هتل ها جهت کاهش مصرف آب گرم و مواد شوینده
• ضدعفونی هوا، شستشوی سالن و تجهیزات مرغداری ها توسط گاز یا آب ازن دار
ضد عفونی آب
آب شرب شهری حاوی مقادیر زیادی کلر می باشد، مصرف این آب برای سلامتی مضر است و طعم آن ناخوشایندتر نسبت به آب چشمه یا چاه دارد. درحالی که آب ضد عفونی شده با ازن، دارای طعم مطبوع و عاری از هر گونه باکتری زیان آوری است. ازن برخلاف ضدعفونی کننده های متداول دیگر مانند کلر، دی اکسید کلر، فرمالین، کلروآمین ها و مواد دیگر شیمیایی دیگر پس از انجام واکنش (ضدعفونی) و گذشت مدت زمان کوتاهی به اکسیژن تبدیل شده، درنتیجه هیچ گونه ماده مضری از خود به جای نمی گذارد. ازن از بین برنده بسیاری از باکتری ها، ویروس ها، تخم ها و کیست های انگلی می باشد که دارای کاربردهای گسترده در صنایع مختلف است.
ازن علاوه بر خاصیت ضدعفونی و اکسید کنندگی قادر است غلظت آهن، منگنز و گوگرد را در آب کاهش داده و مشکلات ناشی از طعم و بوی نامطبوع آب را مرتفع سازد. این ذرات نامحلول با فیلتراسیون آب و ذرات ارگانیک و موادشیمیایی توسط اکسیداسیون حذف می شوند. ازن گازی ناپایدار می باشد و میزان تخریب آن بسته به مدت زمان اثرکرد، عملکرد شیمیایی آب، PH و دمای آب متفاوت است.
کاربرد ازن در ضدعفونی و تصفیه آب
مهمترین کاربرد ها و مزیت های استفاده از ازن جهت ضدعفونی آب شامل موارد زیر هستند:
• تاثیر ازن بر دیواره باکتری 51% بیشتر از کلر
• داراری عملکردی 3100 برابر سریعتر از کلر
• از بین بردن ویروس ها و باکتری های آب آشامیدنی
• رسوب دهی فلزات سنگین آب و تبدیل به اکسیدهای قابل فیلتر
• کاهش و حذف جلبک و تک یاختگان
• اکسیداسیون آلاینده ها آلی و معدنی آب
• نیمه عمر کوتاه 17 تا 30 دقیقه ای ازن و اثر اکسیداسیون 24 ساعته
• خاصیت بوزدایی و اکسیداسیون سریع برخلاف بوی نامطبوع کلر
• رفع رنگ و کدورت آب
• خاصیت ضدعفونی و اکسید کنندگی بالا در زمان واکنش کوتاه
• اثر گذاری بر محدوده وسیعی از PH
• واکنش سریع با باکتری ها، ویروس ها و سایر میکروارگانسیم ها
• رفع مشکلات معدنی، ارگانیک و میکروبیولوژیکی
• ضدعفونی کردن آب استخر
• افزایش مقیاس فیلتراسیون
• خنثی کردن بار سطحی مواد معلق و لخته سازی و رسوب دهی آنها
• عدم اضافه نمودن مواد شیمیایی به آب
• برطرف کردن طعم و بوی آب
• نیاز کمتر به مواد ضدعفونی کننده از جمله کلر
• عدم تغییر PH آب
• افزایش اثر بخشی فیلترها در حذف ذرات و آلاینده های لخته شده
مهمترین محدودیت استفاده از گاز ازن، ناپایدار بودن آن است، بنابراین استفاده ازن به تنهایی برای ضدعفونی آب استخر معمولاً پیشنهاد نمی شود.
مکانیزم گندزدایی ازن
خاصیت میکروب کشی ازن به دلیل اکسیداسیون قدرتمند آب می باشد. تحقیقات نشان می دهد که گندزدایی ازن نتیجه اثر مستقیم آن بر باکتری ها و تجزیه دیواره سلولی می باشد که از این نظر، مکانیزم عمل متفاوتی نسبت به گندزدایی با کلر دارد. ازن به دلیل قدرت گندزدایی بالا خود در مقایسه با کلر و سایر مواد گندزدا به زمان کمتری نیازمند است. مکانیسم ازن برای گندزدایی توسط دستگاه ازن ساز به دو روش زیر می باشد:
1- اکسیداسیون و تخریب مستقیم دیواره سلولی به شکلی که اجزای سازنده سلول به بیرون می ریزد.
2- واکنش سلول با رادیکال های حاصل شده از تجزیه ازن
3- آسیب رساندن به هسته سلول
4- شکستن پیوند های کربن و نیتروژن (توسط انجام واکنش دی پلیمریزاسیون)
ازن می تواند طیف وسیعی از میکروارگانسیم های مانند باکتری، ویروس، قارچ، جلبک، کپک و اسپور را به طور کامل از بین ببرد.
نیمه عمر ازن
نیمه عمر گاز ازن در آب بسیار کمتر از هوا می باشد. به دلیل نیمه عمر کوتاه این گاز، در هنگام استفاده از آن در تصفیه آب لازم است که ازن را در محل تولید نمود. نیمه عمر ازن در آب تقریباً 20 دقیقه است و این به معنای آن می باشد که پس از گذشت بیست دقیقه غلظت ازن در آب به نصف مقدار اولیه خود می رسد. اما این زمان در واقعیت مقدار کمتری است و به عواملی مانند غلظت مواد محلول، دما، PH و اشعه UV بستگی دارد. در زیر به بررسی برخی از این عوامل می پردازیم:
دما: دمای آب تاثیر به سزایی در نیمه عمر ازن در آب دارد. انحلال پذیری و پایداری ازن در آب با افزایش دما کاهش می یابد، تا حدی که انحلال ازن در آب در دماهای بالاتر از 40 درجه امکان پذیر نیست، زیرا نیمه عمر ازن در این دما بسیار پایین می باشد.
PH: گاز ازن در آب به رادیکال های هیدروکسیل تجزیه می گردد. تشکیل این رادیکال ها در PH بالاتر افزایش می یابد. زیرا در محلولی که PH بالاتری دارد، یون هیدروکسید (OH) بیشتری وجود دارد و این یون خود آغازگر فرایند تجزیه ازن می باشد.
غلظت مواد محلول: ازن محلول در آب با موادی تشکیل دهنده و آلاینده های آب ازجمله ترکیبات آلی، ویروس ها، باکتری ها و مواد دیگر واکنش داده و به مواد دیگری تجزیه می شود.
فروشگاه تصفیه آب آبین ارائه دهنده بهترین دستگاه های ازن ژنراتور است که با قطعات اروجینال و با کیفیت تولید شده اند. اگر قصد خرید دستگاه ازن ژنراتور متناسب با نیاز خود را دارید، می توانید از مشاوره رایگان کارشناسان مجرب آبین استفاده کنید.
