کاربرد تکنولوژی ازن برای گندزدایی آب و پساب ها چه برای استفاده در آب شرب و چه در آب صنعتی امروزه مورد توجه قرار گرفته است. مزایای قابل توجه ازن نسبت به کلر توجه محققین را نسبت به ازن جلب کرده است.
حذف یون های سیانید در پساب آبکاری و رنگ و مواد آلی در پساب کارخانجات رنگرزی الیاف مورد بررسی قرار گرفته است. کنترل میزان باکتری ها در آب مورد استفاده در صنعت ساخت مدارات الکترونیکی می تواند به کمک ازن انجام شود.
پساب پالایشگاه که حاوی مقادیر زیادی فنل، روغن های هیدروکربنی و دیگر مواد آلی است می تواند ازن زنی شود. ازن قوی ترین عامل اکسیدکننده موجود برای تصفیه پسابهای صنعتی می باشد که از قرار گرفتن اکسیژن در معرض تخلیه الکتریکی با ولتاژ بالا و یا اشعه ماوراء بنفش بوجود می آید.
ازن به شدت ناپایدار است. غلظت آن در سطح زمین در حدود ۰.۱ppm و یا کمتر بوده و طول عمری حدود ۳۰ دقیقه دارد که پس از گذشت این زمان به اکسیژن تبدیل می شود به همین دلیل باید در محل مصرف تولید شده و قابل ذخیره نمی باشد.
بیشتر بخوانید:ویدئو مراحل تصفیه آبحلالیت این گاز در آب با افزایش دما کاهش یافته و همچنین بدلیل حلالیت جزئی در آب در موقع استفاده باید سطح تماس کافی برای به حداکثر رساندن میزان انتقال جرم ایجاد کرد.
هنگامیکه ازن وارد آب می شود به دو شکل می تواند مورد استفاده قرار گیرد:
- به شکل اوزون مولکولی(O۳)
- بصورت رادیکال آزاد هیدروکسیل
بسته به شرایط واکنش و ترکیبات شیمیایی آب، یکی از اشکال فوق مورد استفاده قرار می گیرد.
مثلاً در صورت قلیائیت آب (آنیون های کربنات و بی کربنات) به سرعت رادیکال های آزاد هیدروکسیل تخریب می شود. عواملی مانند افزایش PH (بالاتر از ۷)، افزایش درجه حرارت، اشعه ماوراء بنفش و پراکسید هیدروژن باعث تجزیه ازن و ایجاد رادیکال آزاد هیدروکسیل می شوند. در برخی از فرایند های تصفیه پساب باید از ازن مولکولی استفاده شود و در برخی دیگر نیاز به رادیکال آزاد هیدروکسیل است. تعیین این مسئله به عهده آزمایشات و تست های انجام شده است.
کاربردهای ازن
مهم ترین کاربردهای شناخته شده ازن که در نقاط مختلف دنیا در مقیاس های بزرگ صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد به شرح زیر می باشد:
- گندزدایی
- تصفیه پساب آبکاری
- تصفیه پساب صنعت الکترونیک
- تصفیه پساب صنعت نساجی
- تصفیه پساب پالایشگاه ها
- در صنعت کاغذ سازی
- در صنعت لاستیک سازی
- تصفیه پساب شهری
- تصفیه پساب کارخانجات شیمیایی
گندزدایی:
گندزدایی آب برای فرایندهای صنعتی و مصارف عمومی و هم چنین گندزدایی پساب ها معمولاً به سه روش انجام میشود:
- اضافه کردن مواد شیمیایی
- تصفیه حرارتی
- تصفیه تابشی
در میان این روشها اضافه کردن مواد شیمیایی معمول ترین روش و همچنین عمومی ترین اضافه شونده، کلر است. اما نگرانی از اثرات جانبی و تشکیل محصولات فرعی نامطلوب باعث افزایش توجه به گندزداهای دیگر از جمله ازن شده است.
معیارهای انتخاب یک گندزدا:
- قدرت تخریب میکروارگانیسم ها
- میزان و چگونگی تأثیر بر کیفیت آب تصفیه شده
- مسائل عملیاتی و اقتصادی
از نظر تخریب باکتریها قدرت تخریب ازن با کلر برابر است و در تخریب ویروس ها ازن کارآمدتر از کلر است. معیار توانایی یک گندزدا برای اکسیداسیون مواد آلی، پتانسیل استاندارد احیا می باشد که در مورد ترکیبات مختلف بصورت زیر است:
ید < برم < کلر < دی اکسید کلر < ازن
میزان تأثیر یک گندزدا به عوامل مختلفی همچون مقدار گندزدا، زمان تماس و مشخصات کیفی آب بستگی دارد.
زمان تماس و غلظت گندزدا دو پارامتر مخالف هم هستند. زمان تماس طولانی نیاز به غلظت کم گندزدا و زمان تماس کوتاه نیاز به غلظت زیاد دارد. در صورتیکه از ازن برای گندزدایی استفاده شود و نیاز به غلظت کم گندزدا باشد واکنش ازن مولکولی با آلاینده ها آهسته و انتخابی است.
بدلیل انتخابی عمل کردن ازن می توان در غلظت های کم از آن استفاده نمود. در صورتیکه زمان تماس کوتاه نیاز باشد ازن می تواند به رادیکال های هیدروکسیل تبدیل شده که سرعت اکسیداسیون توسط ازن را ۴۰ هزار برابر افزایش می دهند که ازن به نوبه خود از کلر سرعت اکسیداسیون بیشتری دارد. با این ترتیب می توان زمان کوتاه گندزدایی ازن را فراهم کرد.
مشخصات کیفی آب که بر راندمان گندزدایی تأثیر میگذارد:
- کدورت
- مواد آلی
- PH
- درجه حرارت
بیشتر بخوانید:تصفیه آب و فاضلابکدورت باعث ایجاد یک لایه محافظ در اطراف میکروارگانیسم شده و از حمله گندزدا ممانعت می کند و چون ازن قدرت اکسیدکنندگی بیشتری از دیگر عوامل اکسیدکننده دارد بهتر می تواند روی این لایه محافظ اثر گذارد.
مواد آلی با چسبیدن به سطح سلول و هم چنین واکنش های جانبی با گندزدا راندمان عمل را کاهش داده و گندزدا را در مسیری غیر از گندزدایی مصرف می کنند. ازن با انتخابی عمل کردن خود تا حد زیادی از واکنش های جانبی می کاهد.
PH روی عملکرد ازن تأثیری ندارد البته بدلیل اینکه در PH های کمتر ازن به صورت مولکولی باقی می ماند برای عمل گندزدایی مناسب تر است. گندزدایی با کلر تاحد زیادی تابع PH است و تغییر شرایط محیط عملکرد کلر را تا حد زیادی تحت تأثیر قرار داده و لذا کنترل PH لازم است.
افزایش درجه حرارت موجب کاهش حلالیت ازن شده اما ازن در دمای بالا تبدیل به رادیکال هیدروکسیل شده که قدرت اکسیدکنندگی زیادی دارد.
از نقطه نظر عملیاتی کارکردن با اوزون راحت تر از کلر است. کلر باید از هرگونه نشتی در امان باشد و تجهیزات تزریق کلر به جریان آب یا پساب نیز پیچیده تر است و نیاز به کنترل های دقیق دارد. غلظت ازن مصرفی برای گندزدایی معمولاً حدود ۱۰-۱ میلی گرم بر لیتر با زمان تماس حدود ۱۵ دقیقه است.
با توجه به اینکه در عصر حاضر آلودگی محیط زیست یکی از مسائل مبتلا به بشر می باشد و از طرفی توسعه تکنولوژی برای بهبود زندگی بشر امری اجتناب ناپذیر است لزوم اتخاذ روش های مناسب تر در تصفیه پساب های صنعتی و آبها بیشتر نمایان می شود.
یکی از این روش ها استفاده از ازن بجای کلر در تصفیه می باشد. زیرا کلر اثرات جانبی بسیار نامطلوبی دارد. ازن در گندزدایی آب ها از کلر قوی تر است و قدرت اکسیدکنندگی بیشتری دارد و اثرات جانبی آن نیز کمتر است.