Ozone là gì?

Tính chất vật lý của Ozone

Ozone (O3), còn được gọi là superoxide, là một dạng thù hình của oxy (O2), là một loại khí có “mùi đặc biệt” ở nhiệt độ bình thường. Ozone chủ yếu phân bố trong bầu khí quyển ở tầng bình lưu ở độ cao từ 10 đến 50 km. Ở nhiệt độ và áp suất bình thường, nồng độ ozone thấp là chất khí không màu, khi nồng độ đạt 15% sẽ có màu xanh nhạt.

Tính chất hóa học của ozone:

Ozone rất không ổn định, thời gian bán hủy khoảng 20 đến 30 phút. Khi nhiệt độ tăng thì tốc độ phân hủy tăng. Khi nhiệt độ vượt quá 100°C, sự phân hủy rất mạnh. Khi nhiệt độ đạt tới 270°C, nó có thể được chuyển hóa thành oxy ngay lập tức. Ozone phân hủy trong nước nhanh hơn trong không khí. Trong nước chứa tạp chất, ozone có thể bị phân hủy nhanh chóng thành oxy.

Ozone có khả năng oxy hóa mạnh, chỉ kém flo. Tài sản này chủ yếu được sử dụng trong ứng dụng của nó. Ozone hỗ trợ quá trình đốt cháy. Khi các chất dễ cháy được đưa vào môi trường khí ozone, quá trình đốt cháy sẽ mạnh hơn trong oxy.

Phản ứng khử ozone

I. Phản ứng khử Ozone với các chất vô cơ

Ozone phản ứng với sắt kim loại, Mn2+, sunfua, thiocyanide, xyanua, clo, v.v.

Chẳng hạn như:

II, Phản ứng Ozone với chất hữu cơ

Phản ứng của ozone với chất hữu cơ trong nước vô cùng phức tạp.

• Phản ứng của ozon với hợp chất olefinic

Ozone dễ dàng phản ứng với các hợp chất olefinic có liên kết đôi và sản phẩm cuối cùng của phản ứng có thể là hỗn hợp của ozonide đơn phân, polyme hoặc so le. Ôxit ôzôn phân hủy thành aldehyd và axit.

• Phản ứng của ozon với các hợp chất thơm

Phản ứng giữa ozon và các hợp chất thơm diễn ra chậm, trình tự oxi hóa của ozon như sau: benzen <naphtalen < phenanthren.

• Phản ứng với protein hạt nhân (axit amin) và amoniac hữu cơ

Trình tự oxi hóa của ozone trong các hỗn hợp sau là:  Anken > Amin > Phenol > Hydrocacbon thơm đa vòng > Rượu > Aldehyt > Paraffin

• Độc tính và ăn mòn

Ozone là một loại khí độc hại. Khi nồng độ 6,25×10-6mol/L (0,3mg/L) có cảm giác kích thích mắt, mũi, họng. Nồng độ (6,25-62,5)×10-5mol/L (3～30mg/ L), sẽ gây đau đầu và tê liệt cục bộ cơ quan hô hấp; nồng độ 3,125 × 10-4 ~ 1,25 × 10-3mol / L (15 ~ 60mg / L), có hại cho cơ thể con người. Độc tính còn liên quan đến thời gian tiếp xúc. Ví dụ, tiếp xúc lâu dài với nồng độ ozone 1,748 × 10-7mol/L (4ppm) có thể gây ra bệnh tim vĩnh viễn, nhưng tiếp xúc với ozone dưới 20ppm không quá 2 giờ thì không gây hại vĩnh viễn cho cơ thể con người. Vì vậy, giá trị cho phép của nồng độ ozone là 4,46 × 10-9 mol/L (0,1 ppm) trong 8 giờ. Vì mùi ozone rất đậm đặc nên khi nồng độ 4,46×10-9 mol/L (0,1 ppm) người ta dễ dàng cảm nhận được. Vì vậy, ngay cả ozone trên thế giới cũng đã được sử dụng hơn một trăm năm nhưng chưa có báo cáo nào về trường hợp tử vong do ngộ độc ozone.

Ozone có tính oxy hóa cao, ngoài vàng và bạch kim, không khí ozon hóa có tác dụng ăn mòn hầu hết các kim loại. Nhôm, kẽm, chì và ozon bị oxy hóa mạnh, nhưng hợp kim chứa crom về cơ bản không bị ăn mòn ozone. do đó, hợp kim sắt-crom (thép không gỉ) thường được sử dụng trong sản xuất để chế tạo các bộ phận của thiết bị tạo ozone và thiết bị làm đầy tiếp xúc trực tiếp với ozone.

Nồng độ ozone an toàn

Nồng độ ozone trong ứng dụng được phân loại thành nồng độ an toàn trong không khí, nồng độ ứng dụng, nồng độ ứng dụng trong nước, nồng độ môi trường và nồng độ cảm nhận được.

• Tiêu chuẩn vệ sinh công nghiệp ozone: Hiệp hội Ozone quốc tế: 0,1 ppm, tiếp xúc trong 10 giờ; Hoa Kỳ, Đức, Pháp, Nhật Bản: 0,1 ppm, phơi sáng trong 8 giờ, Trung Quốc: 0,15 ppm, phơi sáng trong 8 giờ
• Độ rò rỉ ozone của tủ khử trùng ozone gia dụng không được vượt quá 0,2 mg/m3 (tham khảo khoảng cách 1,5 mét) và nồng độ còn lại sau khi khử trùng trong một chu kỳ không được vượt quá 0,3 mg/m3.

Nồng độ ứng dụng không khí

• Thanh lọc không khí yêu cầu nồng độ ozone nằm trong khoảng từ 1 mg/m3 đến 10 mg/m3.
•  Ozone hoạt động mạnh hơn trong môi trường nhiệt độ thấp và độ ẩm cao, nếu độ ẩm tương đối thấp hơn 45% thì ozone hầu như không có tác dụng tiêu diệt các vi sinh vật lơ lửng trong không khí, đồng thời tác dụng của nó tăng dần ở mức 60% và đạt mức tối đa ở Độ ẩm 95%.
• Khử trùng bằng ozone cho xưởng chế biến thực phẩm, 0,5 ~ 1,0 ppm có thể tiêu diệt 80% vi khuẩn tự nhiên trong không khí.
• Khử trùng kho lạnh cần nồng độ ozone từ 6 đến 10 ppm. Sau khi xử lý bằng ozone và đóng cửa kho trong 24 giờ, tỷ lệ diệt vi khuẩn khoảng 90% và tỷ lệ diệt nấm mốc khoảng 80%.
• Trong quá trình bảo quản trái cây, nồng độ ozone từ 2 đến 3 ppm có thể ức chế sự phát triển của nấm mốc và kéo dài thời gian bảo quản.

Nồng độ Ozone trong ứng dụng nước

• Lọc bằng ozone trong nước máy, tiêu chuẩn quốc tế là 0,4 mg/L(0,4ppm) thời gian tiếp xúc: 4 phút.
• Nồng độ ozone hòa tan được duy trì ở mức 0,1-0,5 mg/L trong 5-10 phút cho mục đích khử trùng thông thường.
• Ozone trong khử trùng và khử trùng nước có tốc độ nhanh, vi khuẩn bị tiêu diệt trong vòng 0,5 đến 1 phút. Ở nồng độ 4 mg/L, tốc độ tiêu diệt virus viêm gan B là 100% trong 1 phút.
• Báo cáo của Herbold: Ở 20 ° C, nồng độ ozone 0,43 mg/L (0,43ppm), có thể tiêu diệt 100% vi khuẩn E. coli và chỉ cần nồng độ ozone 0,36 mg/L (0,36ppm) ở 10 ° C.
• Khi nồng độ ozone là 0,25 đến 38 mg/L, chỉ mất vài giây để vô hiệu hóa hoàn toàn virus viêm gan A (HAV).
• Khử trùng nước khoáng cần nồng độ ozone từ 0,4 ~ 0,5 mg/L mới có thể đáp ứng yêu cầu khử trùng và chất lượng.
• Xử lý nước đóng chai phải đạt nồng độ ozone 0,3 ~ 0,5 mg/L.