امروزه استفاده از ازن برای ضدعفونی هوا، آب و فاضلاب کاربردهای بسیار وسیعی پیدا کرده است.
ازن به عنوان یک گاز ضدعفونی کننده دارای قدرت اکسید کنندگی بسیار بالاتری نسبت به سایر مواد شیمیایی می باشد
که در عین قوی تر بودن هیچگونه محصول جانبی مضری تولید نمی کند. ازن امروزه در صنایع مختلفی کاربرد دارد.
ضدعفونی آب استخر، ضد عفونی آب بسته بندی، پرورش ماهی، برج های خنک کن و بسیاری کاربردهای دیگر از این موارد می باشد.
Description
دستگاه تصفیه آب دی طب
Water purifier dayteb
دستگاه تصفیه آب با استفاده از گاز ازن به عنوان يك گاز با قدرت واكنش دهی و اکسیدکنندگی بالا، در محل مصرف توليد شده و به صورت مستقيم بدون ذخيره مياني به آب تزريق مي شود.
با توجه به سرعت واكنش بالاي گاز ازن، اين گاز به سرعت با نيمه عمر چند دقيقه اي در تماس با آب به اكسيژن تجربه مي شود.
ازن به عنوان یکی از قوي ترين اكسيد كننده ها در صنعت تصفيه آب و فاضلاب در طیف وسيعي از کاربردها مورد استفاده قرار مي گيرد.
حذف رنگ، بو، مزه نامطبوع و تبدیل آب مصرفی به آب بسته بندی
یکی از اساسی ترین اهداف تصفیه آب گند زدائی یا ضد عفونی نمودن آب جهت مناسب نمودن برای شرب می باشد.
تاکنون برای گند زد ائی آب روشهای مختلفی ارائه گردیده است
که مهمترین آنها کلرزنی ، ازن زنی و استفاده از دی اکسید کلر ، برم ، ید ونیز اشعهUV می باشد.ع
عمومی ترین روش گند زدائی در جهان کلر زنی می باشد که از دلایل عمده استفاده از آن می توان موثر بودن در غلظت پائین،
ارزان و در دسترس بودن ونیز داشتن باقیمانده در آب پس از عمل گند زدائی را نام برد.
با توجه به تشکیل ترکیبات آلی کلرینه و سایر ترکیبات تری هالومتان در اثر گند زدایی با کلر
که عوارض نامطلوبی را برای مصرف کنندگان به همراه دارد استفاده از گند زدا های جدید روز به روز ابعاد وسیع تری می یابد.
ازن از جمله ترکیباتی است که با توجه به خواص ویژه خود ، نزدیک به یک قرن است که بعنوان گند زدا در آب آشامیدنی توسط کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته است.
کاربرد ازن
اولین کار برد ازن در سال ۱۸۹۳ در کشور هلند و برای تصفیه خانه ای که از آب رودخانه راین تغذیه می نمود صورت پذیرفت.
امروزه بیش از یک هزار تصفیه خانه آب از ازن بعنوان بخشی از تصفیه شیمیائی استفاده می کنند
که اغلب آنها در کشورهای غربی بویژه فرانسه ، سوئیس و کانادا قرا دارند
بزرگترین تاسیسات گند زدائی با ازن در مناطق پاریس و مونترال بکار گرفته شده است .
ازن ( O3 ) با تحت تابش قرار دادن هوا ویا تحت تابش قرار دادن ماورای بنفش ( O2 ) تولید می شود.
ازن فرم ملکولی از اکسیژن است که در آن سه اتم اکسیژن به یکدیگر متصل شده اند.
اتم اکسیژن اضافی در ساختار ازن، آن را به قوی ترین اکسیدکننده موجود در حال حاضر تبدیل کرده است.
بطورکلی مزاياي استفاده از ازن در تصفية آب هاي آشاميدني بشرح زیرمی باشد:
ميكروب كشي سريع و وسيع
قابليت اكسيداسيون ازن بالاتر ازهمه گندزداهای رایج مانند كلرومشتقات آن، پركلرين، آب ژاول و غیره می باشد.
خصوصيات ميكروب كشي ازن بيانگر پتانسيل بالاي اكسيد اسيون آن مي باشد.
تحقاقات نشان مي دهد كه گند زدائي توسط ازن حاصل اثر مستقيم آن بر باكتري ها وتجزيه ديواره سلولي باكتريها مي باشد
که به فرایند زوال سلولي (cell lysing) معروف است.
و از اين نظر با مكانيسم عمل كلر در فرايند گند زدائي متفاوت است.
کلرفقط با نفوذ به داخل سلول، آنرا غیرفعال میکند وقادربه پاره کردن دیواره سلولی وازبین بردن آن نیست.
با توجه به قدرت بالاي گند زدائي ازن در مقايسه با كلر وساير گندزداها ، زمان كمتري جهت تكميل فرايند گند زدائي نياز مي باشد.
بررسي ها همچنين بيانگر توانائي بيشتر ازن در از بين بردن ويروسها در مقايسه با كلر مي باشد.
در مقام مقايسه ازن بعنوان گندزدا ۲۵ بار قويتر از اسيدهيپوكلرو (HOCl) و ۲۵۰۰ بار قويتر از هيپوكلريت (OCl) و ۵۰۰۰ بار قويتر از كلروآمين (NH2Cl) است.
ازن قادر است تركيبات فنوليك وديگر تركيبات مولد طعم را در آب شرب از بين ببرد.
بو و طعم در منابع آبي بطور طبيعي از آلودگيهاي مواد آلي انساني بوجود ميآيد.
بدين ترتيب كه باكتريها با مصرف اين مواد، بخصوص در آبهاي سطحي باعث ايجاد طعم و بو ميشوند.
مصرف كلر براي گندزدايي سبب ايجاد تركيبات كلروفنل با بو و طعم بسيار بالايي ميشود.
بيشتر اين تركيبات بوزا توسط تصفية ازن از بين ميرود
حتي برخي تركيبات سولفور نظير سولفيد هيدروژن، مركاپتانها يا سولفيدهاي آلي ميتوانند توسط ازن به سولفاتها، اكسيد شوند.
حذف كامل آهن و منگنز موجود در آب
ازن مواد معدني را بطور كامل اكسيد نموده وموجب ته نشيني وحذف آنها مي گردد.
اهميت عمده ازن در قابليت شكستن تركيبات آلي همراه با آهن ومنگنز مي باشد.
ازن فلزات سنگين را به شکل اكسيداسيون بالا كه معمولاً اكسيدهاي غیرمحلولي هستند
و به آساني با فيلتراسيون حذف ميشوند، تبديل ميكند.
براي مثال آهن معمولاً در حالت فرو (Fe2+)، در آب محلول است
كه در حضور ازن به يون فريك (Fe3+) كه در آب بصورت هيدروكسيد فريك خيلي نامحلول است
تبديل شده و توسط فيلتراسيون جدا ميشود.
ساير فلزات مثل منگنز در حضور آهن، كادميوم، كروم، كبالت، مس، سرب، آرسنيك ،
نيكل و روي ميتوانند توسط روش مشابه تصفيه شوند.
حذف رنگ
علت بروز رنگ در آبهاي سطحي وجود مواد آلي طبيعي نظير اسيدهاي تانيك، فلويك و هيوميك ميباشند.
اين تركيبات در نتيجة تخريب مواد گياهي تولید می شوند ودر ساختمان آنها باندهاي دوگانه كربن ـ
كربن به هم وصل ميشوند، زمانيكه سري پيوندهاي دوگانه به بالاي ۲۰ برسد جذب رنگ در طيف مرئي بوجود ميآيد،
ازن به اين پيوندهاي دوگانه مواد آلي حمله كرده و آنها را ميشكند و حذف اين پيوندهاي دوگانه باعث حذف رنگ ميشود.
آبهاي سطحي معمولاً ميتوانند در محدوده ۴-۲ ppm ازن،کاملا رنگزدايي شوند.
حذف جلبك
ازن با توجه به خاصيت اكسيدكنندگي قوي قادر به از بين بردن انواع جلبكها ميباشد.
ازناسيون آب هاي آلوده شده با جلبك، سبب اكسيداسيون و شناور شدن جلبك در سطح مخزن ميشود.
ازن همچنين متابوليكهاي محصولات جانبي توليد شده توسط جلبك را اكسيد و حذف كرده
و در نتيجه باعث حذف طعم و بو خواهد شد.
تثبيت انعقاد و حذف كدورت
در يك تصفيه خانه متعارف كه از آب سطحي بعنوان ورودي استفاده مي نمايد اولين مرحله تصفيه، حذف كدورت مي باشد.
درمرحله پيش ازن زني، ازن از طريق ناپايداركردن ذرات معلق وخنثي سازي بار ذرات كلوئيدي موجبات حذف كدورت را فراهم مي نمايد.و از فيلتراسيون مستقيم جهت عمليات صاف سازي استفاده مي شود.
اكسيداسيون مواد آلي محلول توسط ازن منجر به توليد مولكولهاي قطبي و باردار ميشود
كه ميتوانند با يونهاي آلومينيوم و كلسيم واكنش داده و آنها را رسوب دهند.
تصفیه آب سطحی
تصفية آبهاي سطحي با ۰٫۵ ppm ازن منجر به كاهش كدورت، تثبيت قابليت تهنشيني و كاهش مقدار ذرات ميشود.
استفاده از ازن برای کنترل کدورت مزایای زیر راشامل می شود:
– كاهش مواد شيميائي مورد نياز براي فرايند انعقاد
– كاهش زمان مورد نياز براي تشكيل فلوك ولخته سازي
– افزايش راندامان فيلتر اسيون ( حدود ۵۰ در صد)
– كاهش لجن حاصل از بك واش فيلتر
اين روش موجب انجام مناسب تر فرايند انعقاد وصرفه جوئي در مصرف مواد شيميائي مورد نياز مي گردد
به گونه اي كه صرفه جويي حاصل از مصرف مواد با افزايش هزينه هاي مربوط به نصب سيستم ازن زني مطابقت مي نمايد.
حذف مواد آلي
ازن با بيشتر تركيبات سادة آروماتيك و آليفاتيكهاي غيراشباع نظير وينيل كلرايد، ۱و۱- ديكلرواتيلن، تريكلرواتيلن، P ـ ديكلروبنزن و غيره به سرعت واكنش ميدهد
اما واكنش آن با آروماتيكهاي پيچيده و آليفاتيكهاي اشباع به آرامي صورت ميگيرد.
ازن بيشتر تركيبات آلي نظير قندها، فنلها، الكلها و غيره را اكسيد كرده و خود به اكسيژن تبديل ميشود.
ازن به همراه پراكسيد هيدروژن، يونهاي هيدروكسيل خيلي فعال را تشكيل خواهد داد
كه باعث حملة نوكلئوفيليك روي تركيبات آلي است كه اين باعث تغيير مكان هالوژن ها و ساير گروه هاي عاملي نظير آمينها و سولفيدها ميشود.
تحقيقات نشان داده است كه ازن مي تواند آفت كش هاي مالاتيون وپاراتيون را كه تركيباتي سرطان زا وخطرناك هستند به اسيد فسفريك (بي خطر) تبديل نمايد.
عدم تولید پسماندهای مضر
محصولات جانبي حاصل از ازن زني شامل اسيد هايي با وزن ملكولي كم وغيرها لوژن دار ، آلدهيد ها، كتون ها و الكل ها مي باشند
كه اين تركيبات اغلب توسط ميكرو ارگانيسم هاي موجود در آب قابل تجزيه بيولوژيكي مي باشند ومعمولاً براي مصرف كنندگان بي خطر هستند.
يكي از عيوب استفاده از كلر در اين زمينه، تشكيل مواد آلي از طريق واكنش آن با تركيبات آلي نظير كلروفرم، تتراكلريدكربن، كلرومتان و غيره است كه اين تركيبات بطوركلي، تريهالومتان (THM) ناميده ميشوند
و چیزی حدود ۸۵۰ ترکیب کارسینوژن پدید می آورندكه همگي سرطانزا هستند.
ازن زنی
در روش ازن زنی ،پيش ازن زني باعث تغيير شكل مواد آلي موجود در آب خام شده
و مواد آلي داراي زنجيره طولاني و با تعداد ملكول زياد را به مواد غير قابل تجزيه بيولوژيكي ونيز برخي تركيبات كوچكتر قابل تجزيه تبديل مي نمايد.
اين امر بطور همزمان موجب افزايش اكسيژن محلول در آب مي گردد وشرايط براي رشد باكتري هاي هوازي مهيا مي شود.
در صورت استفاده از فيلترهاي كربن فعال گرانولي (GAC) در بخش فيلتر اسيون ، مواد آلي بر روي منافذ وسطح كربن فعال گرانولي جذب مي شوند
و لذا فيلتر بعنوان منبع تغذيه ورشد باكتري ها ايفاي نقش مي نمايد.
در اين صورت آبي كه از چنين فيلتر هايي عبور مي نمايد مواد آلي را در سطح فيلتر باقي گذاشته و از رشد باكتري ها درآب پس از فيلتر جلوگيري بعمل مي آورد.
دستگاه تصفیه آب
یکی از اساسی ترین اهداف تصفیه آب گند زدائی یا ضد عفونی نمودن آب جهت مناسب نمودن برای شرب می باشد.
تاکنون برای گند زد ائی آب روشهای مختلفی ارائه گردیده است که مهمترین آنها کلرزنی، ازن زنی و استفاده از دی اکسید کلر ، برم ، ید ونیز اشعهUV می باشد.
عمومی ترین روش گند زدائی در جهان کلر زنی می باشد که
از دلایل عمده استفاده از آن می توان موثر بودن در غلظت پائین ، ارزان و در دسترس بودن ونیز داشتن باقیمانده در آب
پس از عمل گند زدائی را نام برد.
با توجه به تشکیل ترکیبات آلی کلرینه و سایر ترکیبات تری هالومتان در اثر گند زدایی با کلر که عوارض نامطلوبی را برای مصرف کنندگان به همراه دارد
استفاده از گند زدا های جدید روز به روز ابعاد وسیع تری می یابد.
ازن از جمله ترکیباتی است که با توجه به خواص ویژه خود ، نزدیک به یک قرن است که بعنوان گند زدا در آب آشامیدنی توسط کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته است .
اولین کار برد ازن در سال ۱۸۹۳ در کشور هلند و برای تصفیه خانه ای که از آب رودخانه راین تغذیه می نمود صورت پذیرفت .
امروزه بیش از یک هزار تصفیه خانه آب از ازن بعنوان بخشی از تصفیه شیمیائی استفاده می کنند که اغلب آنها در کشورهای غربی بویژه فرانسه ، سوئیس و کانادا قرا دارند بزرگترین تاسیسات گند زدائی با ازن در مناطق پاریس و مونترال بکار گرفته شده است .
خواص فیزیکی وشیمیائی ازن
ازن یکی از اشکال آلوتروپی اکسیژن بوده و گازی آبی رنگ با بوی تند وناپایدار می باشد .
این ترکیب یک اکسید کننده قوی بوده و بسیار قوی تر از اسید هیپوکلرو ( ماده موثر گند زدایی کلر در آب ) می باشد.
حلالیت ازن در آب ۱۲ مرتبه کمتر از حلالیت کلر بوده و محلول آبی آن نیز ناپایدار می باشد.
با توجه به ناپایداری گاز ازن ، باید در محل مصرف و نیز زمان مصرف تولید شود و نمی توان آنرا مثل کلر ذخیره نمود.
با توجه به حوادث زیادی که در خصوص ترکیدن سیستم های ذخیره و نگهداری کلر بوقوع پیوسته است
این محدودیت لزوماً جزء معایب استفاده از گاز ازن محسوب نمی شود.
خصوصیات بیوشیمیائی ازن
نقش ازن در تصفیه آب و پساب بعنوان یک عامل اکسید کننده و یک ترکیب میکروب کش حائز اهمیت بوده
و در محیط آبی خصوصیات مشابهی با کلر دارد .
از اینرو این دو ماده بعنوان رقیب یکدیگر و در مواردی مکمل یکدیگر مطرح می باشند.
ازن دارای دو خاصیت بسیار مهم در ارتباط با محیط اطراف خود می باشد
قدرت گند زدائی بالا
خصوصیات میکروب کشی ازن بیانگر پتانسیل بالای اکسید اسیون آن می باشد.
تحقیقات نشان می دهد که گند زدائی توسط ازن حاصل اثر مستقیم آن برباکتری ها و تجزیه دیواره سلولی باکتریها می باشد .
که از این نظر با مکانیسم عمل کلر در فرایند گند زدائی متفاوت است.
با توجه به قدرت بالای گند زدائی ازن در مقایسه با کلر (۲۵ برابر ) و سایر گندزداها، زمان کمتری جهت تکمیل فرایند گند زدائی نیاز می باشد.
بررسی ها همچنین بیانگر توانائی بیشتر ازن در از بین بردن ویروسها در مقایسه با کلر می باشد.
ازن به عنوان یک اکسید کننده قوی
ازن مصارف زیادی در تصفیه آب آشامیدنی از قبیل کنترل طعم و بو کنترل رنگ و حذف آهن و منگنز علاوه بر گند زدائی دارد .
قدرت این اکسید کننده در شفاف سازی منابع آب با کیفیت پائین مانند آبهای بازیافتی مهم می باشد.
ازن مواد معدنی زائد را بطور کامل اکسید نموده و موجب ته نشینی و حذف آنها می گردد.
اهمیت عمده ازن در قابلیت شکستن ترکیبات آلی همراه با آهن و منگنز می باشد.
ازن در برطرف نمودن ترکیبات آلی مولد رنگ ، قوی و موثر نشان می دهد
به طوری که بعنوان یک عامل جلا دهنده خوب برای فاضلاب و حذف کننده رنگ در آب شرب کا ربردهای فراوانی یافته است .
ازن همچنین قادر است ترکیبات فنولیک و دیگر ترکیبات مولد طعم را در آب شرب از بین ببرد.
تحقیقات نشان داده است که ازن می تواند آفت کشهای مالاتیون و پاراتیون را که ترکیباتی سرطان زا و خطرناک هستند به اسید فسفریک ( بی خطر) تبدیل نماید.
اخیراً در خصوص استفاده از ازن به منظور کنترل و حذف کدورت و مواد آلی در مقررات EPA رهنمود هایی ارائه گردیده است .