Máy tạo ozone hoạt động như thế nào?

Máy tạo ozone ra đời với nhiều mục đích khác nhau. Chúng thường được sử dụng với vai trò là thiết bị khử mùi, thiết bị khử trùng, máy khử độc thực phẩm hay là một giai đoạn quan trọng trong quá trình xử lý nước, khử trùng nước. Tại Việt Nam, thiết bị tạo ozone đã và đang rất phổ biến nhưng máy tạo ozone hoạt động như thế nào, nguyên lý ra sao? Nội dung này sẽ được truyền tải ngay dưới đây.

Máy tạo ozone là gì?

Máy tạo ozone còn được gọi là máy ozone, là một thiết bị chuyển đổi oxy từ nhiều nguồn khác nhau như không khí xung quanh, không khí khô hoặc oxy đậm đặc thành ozone. Máy ozone tạo ra ozone (O3) bằng cách thêm năng lượng vào các phân tử oxy (O2), khiến các nguyên tử oxy tách ra và tạm thời tái kết hợp với các phân tử oxy khác. Ozone sau đó được sử dụng để khử trùng nước và lọc không khí. Máy tạo ozone có thể có kích thước nhỏ, cho đến các mô hình công nghiệp quy mô lớn có thể tạo ra vài trăm gram ozone mỗi giờ. Máy tạo ozone công nghiệp hoạt động rất giống với các đơn vị không khí xung quanh ngoại trừ chúng đòi hỏi không khí hoặc oxy rất sạch và rất khô.

Máy tạo ozone áp dụng một điện tích cho không khí đi qua. Điều này phân tách một số nguyên tử oxy bình thường thành các nguyên tử oxy đơn không ổn định, liên kết với các phân tử oxy khác để tạo thành ozone.

Mô phỏng quá trình máy tạo ozone làm việc

Một khi ozone được sản xuất, nó phản ứng với một chất ô nhiễm, vi khuẩn, vi rút hoặc nấm mốc, và phá vỡ nó thành các phân tử ít phức tạp hơn (và thường ít gây hại hơn) thông qua một quá trình gọi là oxy hóa. Ozone không phản ứng với các phân tử khác sẽ phân hủy thành oxy theo thời gian. Ozonation phá hủy mùi hôi, và khử trùng không khí, nước và các vật liệu khác. Thiết bị ozone đã được USDA và FDA chấp thuận để sử dụng trên thực phẩm.

Mặc dù nhiều nhà sản xuất tuyên bố rằng ozone sẽ làm cho hầu hết mọi chất gây ô nhiễm trở nên vô hại, nhưng điều quan trọng là phải tuân theo các hướng dẫn an toàn, hiểu cấu trúc của các chất gây ô nhiễm và có một chuyên gia ozone kích thước phù hợp với đơn vị tạo ozone.

Nguyên lý tạo ra khí ozone

Quá trình tạo ozone xảy ra tự nhiên trong môi trường theo một trong hai cách: sét đánh hoặc ánh sáng mặt trời. Sau cơn giông bão, có một mùi đặc trưng xuất hiện trong không khí, đó được gọi là mùi ozone. Phương pháp thứ hai là ánh sáng cực tím từ mặt trời. Thông qua phương pháp này, oxy với sự hiện diện của tia UV của mặt trời có thể bị phá vỡ và tạo thành ozone. Máy tạo ozone tái tạo các quá trình này trong một cài đặt được kiểm soát. Điều này dẫn đến hai loại máy tạo ozone: máy phát xả Corona và máy phát tia UV.

Ozone có thể được tạo ra bằng tia cực tím hoặc phương pháp phóng điện

Tạo ozone bằng phương pháp Corona

Những máy này tạo ra ozone bằng cách lấy oxy và buộc nó phải đi qua lưới kim loại điện áp cao. Điện áp cao tách các phân tử oxy thành các nguyên tử đơn lẻ. Những nguyên tử này sau đó gắn vào các phân tử oxy (O2) trong không khí để tạo thành ozone (O3.)

Một vài lợi thế của việc sử dụng xả corona là nó tạo ra một sản lượng ozone nhất quán, nó tạo ra nồng độ ozone cao, cung cấp loại bỏ hữu cơ (mùi) nhanh chóng, và,là giải pháp lý tưởng cho các ứng dụng nước.

Tạo ozone bằng phương pháp tia cực tím (UV)

Quá trình tạo ozone này tương tự như cách bức xạ cực tím của mặt trời phân tách O2 để tạo thành các nguyên tử oxy riêng lẻ. Ánh sáng tia cực tím thay đổi oxy thành ozone khi bước sóng ở 254 nm (nanomet) chạm vào nguyên tử oxy. Phân tử (O2) tách thành hai nguyên tử (O) kết hợp với một phân tử oxy khác (O2) để tạo thành ozone (O3). Ánh sáng tia cực tím xảy ra tự nhiên thông qua các tia nắng mặt trời, nhưng quá trình này được coi là kém hiệu quả hơn so với phóng điện corona, theo InterNACHI.

Ưu điểm của việc sử dụng tia UV bao gồm chi phí thấp hơn so với xả corona, lắp ráp và sử dụng đơn giản hơn, và sản lượng ozone sử dụng tia UV ít bị ảnh hưởng bởi độ ẩm.

Các loại khí được dùng để tạo ozone

Do sự không ổn định của phân tử ozone, nên việc lưu trữ và vận chuyển ozone không thể thực hiện. Ozone phải được tạo ra tại chỗ, chúng có thể được tạo ra từ một trong ba nguồn: Không khí xung quanh, Không khí khô hoặc Oxy đậm đặc.

Không khí xung quanh

Không khí xung quanh tức là không khí có sẵn trong môi trường, cho dù đó là trong nhà hay ngoài trời. Nguồn khí này không có nồng độ oxy cao, vì vậy nó được sử dụng trong các máy tạo ra mức ozone thấp.

Ưu điểm:

• Nguồn khí miễn phí
• Có sẵn trong tự nhiên

Nhược điểm:

• Tuổi thọ của bộ phóng điện thấp, yêu cầu thay thế thường xuyên
• Có thể gây hỏng hóc linh kiện điện do bụi bẩn hoặc côn trùng có thể mắc kẹt trong tế bào corona hoặc tấm corona

Không khí khô

Không khí khô là loại không khí có độ ẩm được loại bỏ để điểm sương là -70 ° F hoặc thấp hơn. Sử dụng nguồn khí này để sản xuất ozon sẽ có những ưu và nhược điểm sau:

Ưu điểm:

• Cho phép sản xuất sản lượng ozone ổn định
• Chi phí thấp hơn so với việc sử dụng oxy đậm đặc

Nhược điểm:

• Nồng độ thấp dẫn đến độ hòa tan thấp trong nước
• Vẫn tạo ra một số sản xuất axit nitric
• Hệ thống vận hành phức tạp hơn sử dụng không khí xung quanh

Oxy đậm đặc

Oxy đậm đặc đề cập đến nguồn cung cấp oxy có độ tinh khiết ít nhất là 90%, với độ ẩm được loại bỏ đến điểm sương -100 ° F.

Ưu điểm:

• Tạo ra hàm lượng ozone ổn định
• Yêu cầu tần suất bảo trì thấp
• Sự xuất hiện của độ ẩm gần bằng 0
• Sản lượng ozone thu được tăng gấp đôi (2x) so với sử dụng không khí khô
• Nồng độ cao hơn có nghĩa là rất hòa tan trong nước

Nhược điểm:

• Giá thành sảnphẩm cao
• Hệ thống vận hành phức tạp hơn sử dụng khí khô (cần máy nén và máy tập trung oxy)
• Sử dụng oxy đậm đặc thường cung cấp gấp 2x-3 lần sản lượng không khí khô và 4x-6 lần sản lượng không khí xung quanh. Điều quan trọng cần nhớ là sản lượng máy tạo ozone giảm khi điểm sương (độ ẩm) tăng.

Các ứng dụng của máy tạo ozone

Như đã thảo luận trước đó, có hai phương pháp tạo ozone là tia UV và xả corona. Tuy nhiên, máy tạo ozone có thể được ứng dụng trong nhiều trường hợp khác nhau, từ việc xử lý nước đến làm sạch không khí.

Ứng dụng ozone trong nước

Máy tạo ozone dạng nước là hệ thống bơm khí ozone vào nước. Nước ozon hóa có thể được áp dụng cho các bề mặt để khử trùng hoặc lưu thông trong hệ thống nước. Các ứng dụng gần như vô tận từ khử trùng thực phẩm đến các quy trình làm sạch tại chỗ (CIP) đến xử lý nước thải.

So với các phương pháp như khử trùng bằng clo hoặc tia cực tím, ozone có hiệu quả hơn trong việc loại bỏ virus và vi khuẩn, đồng thời đòi hỏi rất ít thời gian tiếp xúc, do đó giảm thời gian xử lý tổng thể trong khi đồng thời không để lại dư lượng hóa chất. Do khả năng oxy hóa cao, ozone làm suy giảm hiệu quả vi khuẩn và virus, gây vỡ màng tế bào và phân hủy các thành phần phân tử sinh học thiết yếu. Điều này làm cho nước sạch và không có vi khuẩn và vi rút.

Một tiêu chí quan trọng cho nhiều ứng dụng xử lý nước là không có sản phẩm phụ có hại từ việc sử dụng ozone. Khi ozone phân hủy, nó trở lại thành oxy. Xử lý ozone cũng ức chế sự tái sinh của vi sinh vật, với điều kiện là các quá trình khác đã làm giảm các hạt trong nước thải.

Ứng dụng ozon trong xử lý khí

Máy tạo ozone có thể được sử dụng trong một loạt các ứng dụng xử lý không khí và giảm thiểu mùi. Ozone được lưu thông trong không khí để xử lý các chất gây ô nhiễm trong không khí, cũng như các chất gây ô nhiễm có thể nằm trên các bề mặt tiếp xúc. Bằng cách sử dụng ozone và quá trình oxy hóa của nó, bạn có thể giảm hoặc loại bỏ hoàn toàn mùi hôi và chất gây ô nhiễm trong không khí một cách hiệu quả.

Điều quan trọng là phải tuân theo các hướng dẫn và quy định an toàn của hệ thống ozone. Phương pháp khử mùi bằng ozone nên được tiến hành trong không gian không có người ở hoặc bởi một đối tác dịch vụ ozone chuyên nghiệp. Máy ozone hoạt động liên tục ở mức xử lý thấp chỉ nên được tiến hành sau khi tham khảo ý kiến của một chuyên gia. Điều này là để đảm bảo rằng thiết bị được đánh giá để sử dụng liên tục và các cơ chế an toàn thích hợp được áp dụng để giữ mức ozone trong ngưỡng chấp nhận được.