ازن

روشهاي مختلفي براي توليد ازن وجود دارد، با اين وجود روش تخليه الكتريكي كرونا داراي بيشترين استفاده در مقياس صنعتي و تجاري ميباشد. در اين روش اكسيژن يا گاز حاوي اكسيژن (هوا) از فضاي مابين دو الكترود كه توسط مواد ديالكتريك مانند شيشه جدا شده، عبور داده ميشود. الكترودها اغلب به شكل استوانههاي فلزي هممركز يا صفحهاي ميباشند كه به يك منبع با ولتاژ بالا متصل هستند. وقتي ولتاژ به الكترودها اعمال ميشود، تخليه كرونا مابين دو الكترود ايجاد شده و اكسيژن در فضاي تخليه به ازن تبديل ميشود. تخليه الكتريكي در گاز در حضور لايهاي از ديالكتريك (شيشه) صورت ميگيرد كه با اين نوع تخليه، تخليه سطح ديالكتريك ميگويند. تخليه كرونا يك پديدة فيزيكي بوده كه وقتي ولتاژ از يك حد بحراني تجاوز كند جريان كمي در فضاي حاوي گاز برقرار شده و اكسيژن مولكولي (O₂) به اتمهاي اكسيژن (O) تفكيك ميگردند، سپس اتمهاي اكسيژن با باقيماندة مولكولهاي اكسيژن تركيب شده و ازن (O₃) توليد ميشود. تخليه كرونا باعث توليد گرما ميشود و گرما باعث تخريب ازن به اتمها و مولكولهاي اكسيژن خواهد شد. براي جلوگيري از اين كار از تجهيزاتي براي سرمايش الكترودها در مولدهاي گاز ازن استفاده ميگردد.
ولتاژ مورد نياز براي توليد ازن از طريق تخليه كرونا متناسب با فشار منبع گاز در دستگاه و پهناي فاصله تخليه ميباشد. به طور تئوري، بالاترين بازدهي (ازن توليدي واحد بر سطح ديالكتريك) از ولتاژ بالا، فركانس بالا، ثابت بزرگ ديالكتريك و نازكي ديالكتريك نتيجه ميشود. البته محدوديتهاي عملي براي اين پارامترها وجود دارد. همان طور كه ولتاژ افزايش مييابد، مواد الكترودها و ديالكتريك آسيبپذيرتر ميشوند. راهبري در فركانسهاي بالاتر، غلظتهاي بالاتري از ازن و گرماي بيشتري توليد ميكند و نياز به افزودن سيستم خنككن جهت جلوگيري از تجزيه ازن ميباشد. طراحي هر دستگاه تجارتي به موازنه بازدهي با قابليت اطمينان عملياتي و راهبري و كاهش نگهداري و حفاظت نياز دارد.

---

روشهاي مختلفي براي توليد ازن وجود دارد، با اين وجود روش تخليه الكتريكي كرونا داراي بيشترين استفاده در مقياس صنعتي و تجاري ميباشد. در اين روش اكسيژن يا گاز حاوي اكسيژن (هوا) از فضاي مابين دو الكترود كه توسط مواد ديالكتريك مانند شيشه جدا شده، عبور داده ميشود. الكترودها اغلب به شكل استوانههاي فلزي هممركز يا صفحهاي ميباشند كه به يك منبع با ولتاژ بالا متصل هستند. وقتي ولتاژ به الكترودها اعمال ميشود، تخليه كرونا مابين دو الكترود ايجاد شده و اكسيژن در فضاي تخليه به ازن تبديل ميشود. تخليه الكتريكي در گاز در حضور لايهاي از ديالكتريك (شيشه) صورت ميگيرد كه با اين نوع تخليه، تخليه سطح ديالكتريك ميگويند. تخليه كرونا يك پديدة فيزيكي بوده كه وقتي ولتاژ از يك حد بحراني تجاوز كند جريان كمي در فضاي حاوي گاز برقرار شده و اكسيژن مولكولي (O₂) به اتمهاي اكسيژن (O) تفكيك ميگردند، سپس اتمهاي اكسيژن با باقيماندة مولكولهاي اكسيژن تركيب شده و ازن (O₃) توليد ميشود. تخليه كرونا باعث توليد گرما ميشود و گرما باعث تخريب ازن به اتمها و مولكولهاي اكسيژن خواهد شد. براي جلوگيري از اين كار از تجهيزاتي براي سرمايش الكترودها در مولدهاي گاز ازن استفاده ميگردد.
ولتاژ مورد نياز براي توليد ازن از طريق تخليه كرونا متناسب با فشار منبع گاز در دستگاه و پهناي فاصله تخليه ميباشد. به طور تئوري، بالاترين بازدهي (ازن توليدي واحد بر سطح ديالكتريك) از ولتاژ بالا، فركانس بالا، ثابت بزرگ ديالكتريك و نازكي ديالكتريك نتيجه ميشود. البته محدوديتهاي عملي براي اين پارامترها وجود دارد. همان طور كه ولتاژ افزايش مييابد، مواد الكترودها و ديالكتريك آسيبپذيرتر ميشوند. راهبري در فركانسهاي بالاتر، غلظتهاي بالاتري از ازن و گرماي بيشتري توليد ميكند و نياز به افزودن سيستم خنككن جهت جلوگيري از تجزيه ازن ميباشد. طراحي هر دستگاه تجارتي به موازنه بازدهي با قابليت اطمينان عملياتي و راهبري و كاهش نگهداري و حفاظت نياز دارد.
بيشترين انرژي الكتريكي ورودي به ژنراتور ازن (حدود 85 درصد) به صورت حرارت از دست ميرود. به دليل اثرات مخرب دما روي توليد ازن، سرماي مناسب بايد براي نگهداري و حفاظت مناسب ژنراتور تأمين شود. گرماي اضافي معمولاً با آب گردشي در اطراف الكترودهاي استيل ضدزنگ متصل به زمين حذف ميشود. لولهها در اشكال افقي و يا عمودي در پوسته استيل ضد زنگ كه آبخنككن در اطراف پوسته در حال گردش است، قرار گرفتهاند.
تاريخچه استفاده از ازن
توانايي ازن براي گندزدايي آب آلوده در سال 1886 توسط دهمريتنز (de Meritens) كشف شد. چند سال بعد شركت آلماني زيمنس ـ هالسكه يك واحد پايلوت را در مارتينكنفلد آلمان احداث كرد.
در سال 1897 ماريوس پائول اوتو (Marius Paul Otto) شيميدان فرانسوي كه مطالعات زيادي روي ازن انجام داده بود، نخستين شركت تخصصي توليد و نصب تجهيزات ازنزني را با نام Compagnie Provençale del´Ozone تاسيس نمود.
نخستين كاربردهاي گستردة ازن عبارتند از: اودشور (Oudshoo) هلند (1893)، پاريس فرانسه (1898)، ويسبادن آلمان (1901)، پادربورن آلمـان (1902)، آبشـار نياگاراي نيويورك (1903)، سنت پتــرزبورگ لنينگراد شوروي (1905)، نيس فرانسه (1906)، چارترس فرانسه (1908)، سنت مائور پاريس- فرانســه (1909) و مادريد اسپانيا (1916). تا سال 1914 تعداد تاسيسات ازن به سرعت افزايش يافت و به 49 واحد در اروپا رسيد. توليد كلر با هزينة پائين موجب شد كه به مدت چند دهه (عمدتاً بين دو جنگ جهاني) صنعت ازن تحتالشعاع صنعت كلر قرار گيرد ولي پس از جنگ دوم جهاني ازن توانست نرخ رشد اولية خود را بازيابد.
در ابتدا كاربرد ازن تنها به گندزدايي و كنترل بو و مزه محدود ميشد. بعدها با تحقيقات بيشتري كه انجام گرفت، حذف آهن و منگنز (دهة 1960)، رنگبري (دهة 1960)، خاصيت انعقادي (دهة 1970)، اكسيداسيون ريزآلايندهها (دهة 1970)، كنترل رشدجلبك (دهة 1970) و كنترل فرآوردهاي جانبي فرايند كلرزني (دهة 1970) به اين ليست اضافه شد.
كشف هالومتانها در سال 1973 در آبهاي كلرزني شده موجب شد كه استفاده از ازن به عنوان تصفيهكننده يا كاملكنندة فرايند كلر بيش از پيش مورد توجه قرار گيرد و اين روند در حال حاضر نيز ادامه دارد.
تحقيق و پژوهش بر روي ازن در داخل كشور در سال 1379 در مركز تحقيقات مهندسي آذربايجانشرقي شروع شد. هدف از اين تلاش، بوميسازي فرآيند توليد مولدهاي گاز ازن براي مصارف متعدد آن بود. اين پروژه، شامل جمعآوري اطلاعات، تدوين دانش فني، طراحي و ساخت سيستمهاي توليدكننده گاز ازن بود. پروژه در سال 1382 به مرحله توليد رسيده و اولين دستگاهها با ظرفيتهاي كم توليد گرديد. هماكنون اين مركز توانايي ساخت سيستمهايي تا ظرفيت kg/h 5 را دارا ميباشد.
مزاياي استفاده از ازن
ازن داراي عملكردي مشابه با كلر در فرآيندهاي تصفيه بوده و 3000 مرتبه سريعتر از كلر عمل مينمايد، و در ضمن اثرات جانبي و نامطلوب آن را ندارد. همچنين به علت اين كه از مادة اوليه اكسيژن توليد شده و در هنگام تخريب به اكسيژن تبديل ميشود اثرات زيست محيطي هم ندارد. تصفيه آب با ازن باعث ضد عفوني شدن آن گرديده، باكتريها و ويروسهاي موجود در آب را از بين ميبرد. ازن به طور مؤثري باعث غيرفعال شدن ويروسهاي فلج اطفال، ويروسهاي مولد بيماري تنفسي و ويروسهايي كه باعث ايجاد تاولهاي دهاني ميشوند، ميگردد. خاصيت اكسيدكنندگي ازن باعث نامحلول شدن آهن و منگنز در آب شده و پيوندهاي فلزات سنگين را شكسته و باعث تخريب تركيبات معدني مانند سولفايدها، سيانيدها و نيتريتها شده و به عنوان يك مادة لختهساز، در لختهسازي، تهنشيني و فيلتراسيون جامدات معلق بسيار مؤثر ميباشد.
در حال حاضر در اغلب مصارف آب شرب در ايران از كلر جهت ضد عفوني كردن استفاده مينمايند و براي اغلب خروجي فاضلابها تاكنون روش موثري در كشور ارائه نشده است. استفاده از كلر مضرات و دشواريهايي دارد كه از آن جمله ايجاد عوارض گوارشي در دراز مدت ميباشد و با توجه به اين كه سيستمهاي اتوماتيك كلرزني هزينههاي بالايي را شامل ميشود اين كار در اغلب موارد به صورت دستي و غير استاندارد صورت ميگيرد و هميشه مستلزم نگهداري و حمل و نقل ميباشد. لذا با توجه به موارد ذكر شده امكان جايگزيني سيستم ضدعفوني و تصفيه با گاز ازن به جاي كلر وجوددارد و هم اكنون در اغلب كشورهاي پيشرفته اجرا شده است.
هزينه توليد ازن پايينتر از كلر ميباشد.
ازن اثرات جانبي كلر را در تصفيه آب ندارد.
ازن در محل توليد ميشود و هزينه حمل و نقل همانند كلر را ندارد.
با توجه به طولاني بودن زمان ماند كلر، زمان لازم براي از بين رفتن كلر بسيار زيادتر از ازن ميباشد.
ازن نياز به نگهداري ندارد و در حين توليد مصرف ميشود.
ازن ميتواند توسط دستگاههاي قابل حمل در هر نقطه و مكاني توليد شود.
ازن میتواند ساختار اغلب مواد شيميايي و سمي را از بين برده و آنها را بي اثر نمايد.
قابليت اكسيد كنندگي ازن بیشتر و زمان تاثير آن کمتر از كلر است.
كاربردهاي ازن
ضدعفوني آب آشاميدني ، آب بطري ، آب چاه ،....
تصفيه و ضد عفونی انواع فاضلاب ها
استفاده در فرایند بيرنگ كردن پارچه ،کاغذ ،چغندر قند و ....
تصفيه آب برج خنك كننده( Cooling Tower)
تصفيه وضدعفونی آب استخرهای شنا
تصفيه فاضلاب شهري و روستایی
تصفیه و ضد عفوني آب آكواريوم
توليد مدارات چاپي
ضد عفوني هواي : منازل، مطب ها، بیمارستان ها ،آسايشگا ههاي سالمندان ومبتلايان به آسم ، مساجد، مدارس ،...
استفاده درآزمايشگاه هاي تحقيقاتي
از بين بردن بوهاي داخل ماشين ، هواپيما، اتوبوس، هتل،خانه و ...
تميز كردن فرش ، كارواش ها، آتش نشاني
از بين بردن بوهاي لباس ها و فروشگاه ها و ... .
تبديل منواكسيد كربن به دي اكسيد كربن
اكسيداسيون آلاينده هاي شيميايي وشكستن آنها به تركيبات اوليه وبدون ضرر از قبيل آب، دي اكسيدكربن ونيتروژن.
دلایل استفاده از ازن در ضدعفونی
قدرت اكسيد كنندگي بالاي ازن ( تا 50 بار قويتر از كلر).
تأثيرگذاري بر طیف گستردهاي از ميكروارگانيزمها شامل ميكروبها، باكتريها (تا 3125 بار سريعتر از کلر) و ويروسها (1000 – 600 بار سريعتر از کلر).
سرعت و قدرت اثر ازن به مراتب بيشتر از كلر و هيپوكلريتها می باشد.
توانايي از بين بردن تركيبات آلي با ازن بدون ايجاد محصولات فرعي خطرناك (تريهالومتانها).
تخريب جلبک، قارچ، کپک، هاگ، حذف بوهای عرق و اوره و H2S و ...
کاهش تعميرات استخر: مواد شيميايی قوی (کلر، جوش شيرين و اسيد مورياتيک) ديواره های داخلی استخر را تجزيه می کنند.
اکسيداسيون مواد معدنی نظير آهن و منگنز و انعقاد جامدات محلول برای خالص نگهداشتن آب.
کاهش 70 تا 90 درصدی در استفاده از مواد شيميايی و عدم سوزش در بينی و چشم
pH خنثی. آلاينده ای به سيستم اضافه نمی کند و ....
نقش آب در بدن - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
آلودگی به ژیاردیا (Giardiasis ) - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
آنکیلوستومیازیس - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
ددت چیست؟ - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
املاح محلول در آب - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
مصارف مجدد فاضلاب - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
تصفیه بیولوژیکی پساب صنعتی - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
سختیگیری آب در روش آهک زنی سرد - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
آب های مـرده - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
مراحل تصفیه آب - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
انتقال آلودگی از مدفن های زباله به سفره های آب زیرزمینی - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
تأثیر فاضلاب و پسابهای صنعتی کارخانجات بر آبزیان - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
تصفيه فاضلاب به روش بركه - چهارشنبه چهارم اسفند 1389
استريل با بخار و زباله سوز - سه شنبه سوم اسفند 1389
نقش تکنولوژی و صنعت در محیط زیست - سه شنبه سوم اسفند 1389
مجموعه کتاب های میکروبیولوژی - سه شنبه سوم اسفند 1389
تخليه فاضلاب صنعتي - سه شنبه سوم اسفند 1389
توليد آب شيرين - سه شنبه سوم اسفند 1389
تاریخچه ی تصفیه ی فاضلاب - سه شنبه سوم اسفند 1389
روش تهیه پرمنگنات پتاسیم - سه شنبه سوم اسفند 1389
بررسی راهکارهای بهسازی و علل خوردگی در مخازن ذخیره و نگهداری - سه شنبه سوم اسفند 1389
مشکلات بوجود آمده از کیفیت آب در شرایط بهره برداری مخازن - سه شنبه سوم اسفند 1389
برخی از کاربردهای رزین ها - سه شنبه سوم اسفند 1389
بروز خوردگی در مخازن آب - سه شنبه سوم اسفند 1389
تجهیزات مبارزه با آلودگی آب در مقابل آلودگی نفتی - سه شنبه سوم اسفند 1389
لوله های بتنی انتقال آب و فاضلاب - دوشنبه دوم اسفند 1389
خطر نوشيدن آب از بطريهاي پلاستيكي - دوشنبه دوم اسفند 1389
اندازه گیری یون كلرید در آب (ولهارد متد ) - دوشنبه دوم اسفند 1389
مشکل H2S در شبکه های فاضلاب - دوشنبه دوم اسفند 1389
انواع دریاچه های تصفیه فاضلاب - دوشنبه دوم اسفند 1389
کاربرد مدل شبکه فاضلاب در جوامع طرحی برای آینده - دوشنبه دوم اسفند 1389
انتخاب پمپ - دوشنبه دوم اسفند 1389
کاربرد گیاهان در تصفیه فاضلاب - یکشنبه یکم اسفند 1389
انواع لخته ها در تصفیه خانه های فاضلاب - یکشنبه یکم اسفند 1389
اندازه گیری سختی آب - یکشنبه یکم اسفند 1389
معرفهای pH - شنبه سی ام بهمن 1389
ضربت قوچ (Water hamer) در تأسیسات و راههای مقابله با آن - شنبه سی ام بهمن 1389
ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫﺎي ﺗﺼﻔﻴﻪ آب وتاسيسات جانبي تصفيهخانههاي آب - شنبه سی ام بهمن 1389
فيلترهاي شني تحت فشار - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
ضوابط بهداشتی و ایمنی پرسنل تصفیه خانه های فاضلاب - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
خواص فیزیکی آب - جمعه بیست و نهم بهمن 1389
تهیه آب اکسیژنه - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
راهنمای بهره برداری و نگهداری تصفیه خانه های فاضلاب شهری - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
آبهای طبیعی - پنجشنبه بیست و هشتم بهمن 1389
اسيديته آب - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
بهره برداری و نگهداری تصفیهخانههای متعارف آب - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
تصفیه خانه فاضلاب پرکند آباد-مشهد - چهارشنبه بیست و هفتم بهمن 1389
فاجعه زیست محیطی در مجارستان - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
قيد عبارت "آب آشاميدني" الزامي است - سه شنبه بیست و ششم بهمن 1389
کاربرد مراحل مختلف تصفیه و مقایسه با تصفيه خانه شماره 1 (جلاليه) - سه شنبه بیست و ششم بهمن