ازن: مزایا، قابلیت ها و کاربردها

ازن در سال ۱۸۴۰ توسط Christian Schonbein کشف شد. او در طی آزمایشات الکترولیز و جرقه الکتریکی متوجه یک جور بوی خاصی شد. او این بو را همانند بویی که بعد از یک رعد و برق به مشام میرسد تشبیه کرد. Schonbein  با استفاده از یک کلمه یونانی به نام “اوزئین” ماده “ازن” را نامگذاری کرد.

طی ۱۴۰ سال گذشته ، ازن برای تصفیه خانه های فاضلاب و فاضلاب شهری استفاده شده است. در سال ۱۹۰۶ ، شهر نیس ، فرانسه اولین کارخانه تصفیه آب را برای بهره برداری از ازن را تاسیس کرد.

از سال ۱۹۸۴ به بعد، تمام استخرهای شنای بازی های المپیک با ازن ضدعفونی شدند. ازن به مدت ۶۵ سال به علاوه ابزاری برای تصفیه استخرها در سراسر جهان مورد استفاده قرار گرفته است.

منطقه متروپولیتن واترپل MWD) ) واقع در لس آنجلس ، کالیفرنیا ، یکی از بزرگترین کارخانه های تصفیه آب ازن شهری در سراسر جهان است. مشخصات بین المللی بطری انجمن بطری های آب IBWA) ) مشخصات بطری های آب مربوط به ازن را از سال ۱۹۸۲ مورد استفاده قرار داده اند. نود درصد (۹۰٪) از بطری های آب بطری ازن تصفیه می شود.

ازن چیست؟

ازن نوعی اکسیژن بسیار فعال است. هنگامی تشکیل می شود که اکسیژن در معرض یک میدان پر انرژی قرار گیرد و باعث شود برخی مولکول های اکسیژنO2) ) با اتم های اکسیژن تجزیه شوند ( O ) سپس اتمهای اکسیژن O) ) با مولکولهای اکسیژن O2) ) واکنش نشان می دهند تا ازن O3) ) تشکیل شود. توجه کنید که این یک واکنش قابل برگشت  است به این معنی که ازن می تواند دوباره به اکسیژن تجزیه شود.

ازن ژنراتور به عنوان یک سیستم ضدعفونی قوی در بسیاری از مصارف خانگی و صنعتی میتواند از مزایای گاز ازن بهره بگیرد.

ازن چگونه  کار می کند؟

ازن، گاهی اوقات “اکسیژن فعال” نیز نامیده می شود ، زیرا ازن O3) ) عنصری بسیار ناپایدار است و دوست دارد که به اکسیژن خالص برگردد O2) ) ، می تواند با انواع مواد ، اکسید شود. اتم اضافی اکسیژن علاوه بر اکسیدکنندگی آلاینده ها،  بو ، ویروس ، قارچ ها و باکتری ها را از بین می برد. ازن احتمالاً بزرگترین عنصر تصفیه ما،  برای مقابله با آلاینده های ساخته شده توسط انسان است.

آیا ازن در طبیعت یافت می شود؟

• بله ، ازن توسط رعد و برق تشکیل می شود. در طبیعت ، ازن به هنگام رعد و برق، با  اکسیژن موجود در هوا ترکیب و تولید می شود. تشکیل ازن منجر به بویی می شود که پس از رعد و برق شما متوجه میشوید. یک نوع ژنراتور ازن که به عنوان نوع تخلیه کورونا ( یا همان رعد و برق ) شناخته می شود ، با الهام گرفتن از این روند طبیعی،  برای سلول های تولید ازن استفاده می کند.
• بله ، ازن در استراتوسفر یافت می شود. همچنین ، لایه ازن موجود در استراتوسفر فوقانی سطح زمین را از اشعه های UV مضر محافظت می کند. پرتوهای اشعه ماوراء بنفش ، مولکولهای اکسیژن را در اتمهای اکسیژن که از نو ترکیب می شوند،  ازن را  تشکیل می دهند. پرتوهای اشعه ماوراء بنفش و مولکول های ازن را تحریک میکند و باعث می شود که آنها به اکسیژن تجزیه شوند تا دوباره چرخه تولیدش شروع شود. به این ترتیب ، انرژی اشعه ماوراء بنفش توسط “لایه ازن” محافظت می شود و سطح زمین را از اثرات مضر آنها محافظت می کند. ژنراتور ازن از نوع UV ، این روند طبیعی را تقلید می کند.

از ازن برای چه مواردی می توان استفاده کرد؟

ازن یک مولکول پر انرژی است. نیمه عمر آن در آب در دمای اتاق تنها ۲۰ دقیقه است و این ازن اضافی با اکسیژن تجزیه میشود بدون اینکه ضرری داشته باشد، همچنین می تواند از ان برای بازیافت آب استفاده میشود. ماهیت واکنشی ازن باعث می شود که اکسید شدنی  ایده آل ، برای تصفیه هوا و آب باشد. با ازن میشود:

• باكتریا و ویروس ها را از بین ببرید
• فلزات سنگین (مانند آهن و منگنز) را فیلتر کنید و به آنها اجازه میدهد تا فیلتر شود
• برای از بین بردن رنگ آب (مثلاً مانند رنگ زرد ناشی از tannin)
• بوی تخم مرغ  فاسد شده را از آب خارج میکند (بدلیل وجود داشتن سولفید هیدروژن)
• ترکیبات آلی را برای تشکیل ترکیباتی که می توانند به راحتی فیلتر شوند و آب تبدیل شوند H2O) ) و دی اکسید کربن CO2) ) را تشکیل دهند
• بوی بد هوا را از بین میبرد

کاربرد اصلی ازن در صنعت تولید به این واقعیت بستگی دارد که به عنوان یک ماده اکسید کننده ، ۱٫۵ برابر از کلر قوی تر و بهینه تر است و نسبت به کلر و سایر ضد عفونی کننده های موجود، در یک طیف بسیار گسترده تر برای از بردن جانواران کوچک و میکروسکوپی موثرتر است.

ازن باکتری هایی مانند Escherichia coli ( نوعی کرم که در روده ها زندگی میکنند) ، Listeria ( که از طریق خوردن غذاهای الوده به بدن وارد میشود ) و سایر عوامل بیماری زا، مواد غذایی را خیلی سریعتر از ضد عفونی کننده های مورد استفاده سنتی مانند کلر از بین میبرد و هیچ ماده شیمیایی در آن باقی نمیماند. استفاده از دستگاه های ازن ژنراتور صنعتی در بسیاری از صنایع به طور قابل توجهی کاربرد خواهد داشت.

در مورد پلیمر الکترولیت غشایی بیشتر بدانید.

مزایای ازن

• ازن قویترین اکسید و ضد عفونی کننده موجود برای از بین بردن محلول های آبی و مخلوط های گازی است.
• اگرچه ازن فقط تا حدی در آب حل میشود، اما به اندازه کافی حلّال و پایدار است ، به گونه ای که از اکسیداسیون یا ضد عفونی کنندگی آن می توان به طرز کاملی استفاده کرد.
• پس از اکسید یا ضد عفونی شدن ازن ، به اکسیژن تجزیه میشود.
• ازن با تنوع زیادی از ترکیبات آلی، محصولات جانبی آلی که حاوی اکسیژن هستند واکنش نشان می دهد.
• اگرچه ازن قویترین ماده اکسید کننده در دسترس است ، اما کنترل کردن آن کاملا بی خطر است. دلیل اصلی این است که قابل ذخیره شدن نیست و  باید در همان محل تولید و استفاده شود.
• ازن گازی بدون بو است و برای انواع موادی که باید بدون بو باشند استفاده میشود.
• در تصفیه آب آشامیدنی ، فاضلاب و محل دفن زباله ، ازن توانایی تبدیل مواد آلی رو به مواد تجزیه پذیر را دارد. در نتیجه ، ترکیب اکسیژن ازن با تصفیه بیولوژیکی آن می تواند فاضلابی با غلظتی پایین تر از ترکیبات آلی مشکل ساز از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر از هر فرآیند مورد استفاده به صورت جداگانه را تولید کند.
• استفاده ازن با هر واسطه ای (مایع یا گاز) مواد شیمیایی دیگری به آن اضافه نمی شود.

اثرات ازن بر باکتریها

• تصویر رایانه ای، از سلول باکتری تولید شده است
• نزدیک شدن مولکول ازن با دیواره باکتریها ایجاد میشود
• ازن در دیواره باکتری نفوذ کرده و سوراخ ایجاد می کند
• اثر نزدیک ازن بر دیواره سلولی
• سلول باکتریایی پس از چند مولکول ازن ایجاد میشود
• تخریب سلول پس ازن

به عنوان مقایسه ای که بر اساس ۹۹/۹۹ درصد غلظت باکتری ها کشته شده و زمان مصرف می شود: با استفاده از ازن:

• ۲۵ برابر ( HOCl اسید هیپوکلروز)
• ۲۵۰۰ برابر بیشتر از میزان (OCl هیپوکلریت)
• ۵۰۰۰ بار از (NH2Cl کلرامین)

علاوه بر این ، ازن حداقل ۱۰ برابر قویتر از کلر برای ضد عفونی کننده ماده است. کلر با تشکیل ترکیبات بسیار سمی و سرطان زا به نام THMs یا تری هالومتان ها واکنش نشان می دهد – گوشت هایی که محصولاتی کیفیت کمتری دارند. THMs همچنین به عنوان عاملی سرطان زا در سرطانهای کلیوی ، مثانه و روده بزرگ نقش دارد. کلر همچنین علاوه بر THM ها باعث تولید کلروفرم ، تتراکلرید کربن ، کلرومتان می شود. از طرف دیگر ، ازن  هیچ اثری از محصول باقیمانده بر اثر واکنش اکسیداتیو از خود باقی نمی گذارد.

مشخصات فیزیکی

شرایط استاندارد P = 1013.25 MB ، T = 273.3 K

• تراکم ازن: ۲٫۱۴ کیلوگرم بر متر مکعب
• تراکم اکسیژن: ۱٫۴۳ کیلوگرم بر متر مکعب
• تراکم هوا: ۱٫۲۹ کیلوگرم بر متر مکعب
• تراکم آب: ۱۰۰۰ کیلوگرم در متر

فاکتورهای مفید تبدیل (برای آب)

• ۱۰۰۰ لیتر = ۱ متر مکعب = ۲۶۴ گالن آمریکا
• ۱ گال = ۳٫۷۸۵ لیتر = ۳،۷۸۵ میلی لیتر
• ۱ m3 = 35.3 ft3 = 264 Gallons US

غلظت ازن در آب

• ۱ میلی گرم در لیتر = ۱ PPM O3 = 1 گرم O3 / m3 آب [با وزن]

غلظت ازن در هوا بر حسب حجم

• ۱ گرم O3 / m3 = 467 PPM O3
• ۱ PPM O3 = 2.14 میلی گرم O3 / m3
• ۱۰۰ pphm (قطعات در صد میلیون) = ۱ ppm  (قطعات در میلیون)

غلظت ازن در هوا از نظر وزن

• ۱۰۰ گرم O3 / m3 = 7.8٪ O3 (تقریبی)
• ۱٪ O3 = 12.8 گرم O3 / m3 (تقریبی)

غلظت ازن در وزن اکسیژن

• ۱۰۰ گرم O3 / m3 = 6.99٪ O3 (تقریبی)
• ۱٪ O3 = 14.3 گرم O3 / m3 (تقریبی)

غلظت O3 گازی را از g / m3 به ppm به میزان تبدیل کنید — PPM O3 = C x 467] [

به عنوان مثال ۲٫۱۴ گرم در متر مکعب در شرایط استاندارد = ۱۰۰۰ ppm

همچنین اگر غلظت در g / m3 و جریان در LPM را بشناسیم ، می توانیم خروجی را در ساعت در ساعت محاسبه کنیم.

ما از فرمول زیر استفاده می کنیم:

غلظت (g / m3) X Flowrate (lpm) X 0.001 (m3 / l) = خروجی O3 (گرم در دقیقه)

(به عنوان مثال یک تولید کننده ازن غلظت ازن ۲۸٫۷ گرم در متر مکعب در جریان ۲٫۹ لیتر در دقیقه تولید می کند)

ما فقط مقادیر را وصل می کنیم:

۲۸٫۷ گرم بر متر مکعب X 2.9 lpm X (1 m3 / 1000 لیتر) = ۰٫۰۸۳ گرم در دقیقه

۰٫۰۸۳ گرم در دقیقه X 60 دقیقه = ۴٫۹ گرم در ساعت

باکتریها و ویروس ها در مقابل ازن PPM