Время распада озона в воде. Озонирование - частые вопросы

Спасибо

Сайт предоставляет справочную информацию исключительно для ознакомления. Диагностику и лечение заболеваний нужно проходить под наблюдением специалиста. У всех препаратов имеются противопоказания. Консультация специалиста обязательна!

1. Что такое озон ?
Озон – (от древнегреческого - пахнущий) – газ голубоватого цвета с резким запахом, обладает сильными окислительными свойствами. Озон – аллотропная модификация кислорода. Химическая формула – O 3 . Плотность озона в 2,5 раза больше плотности двухатомного кислорода. Используется в целях дезинфекции воды и воздуха.

2. Как озон появляется в естественных условиях ?
Образуется из двухатомного кислорода при газовом разряде (протекании тока через газ) или под действием ультрафиолета. Запах озона можно почувствовать в местах, богатых кислородом: в лесу, вблизи моря или водопада. При воздействии ультрафиолетового излучения, в воде кислород преобразуется в озон. Также аромат озона можно почувствовать после грозового дождя, когда он образуется при разряде молнии.

8. Воздействие озона на вирусы .
Озон инактивирует вирус, частично окисляя его оболочку. Нарушается способность вируса делиться и присоединяться к клеткам организма.

9. Каким образом озон обезвреживает микроорганизмы ?
При контакте озона с микроорганизмами, в т.ч. с грибками, локально нарушается структура их мембраны, что убивает их либо лишает возможности делиться. Экспериментально доказано, что озон уничтожает все известные человеку виды прокариотов, вирусов, грибков и одноклеточных эукариотов. Озон в количестве 1-5 мг на литр воды в течение 5-20 минут на 99,9% уничтожает кишечную палочку , стрептококков , микобактерии, синегнойную палочку, клебсиеллы и т.д.

10. Химические свойства озона .
Озон вступает в реакции с большинством органически и неорганических соединений, разлагая их на более простые вещества. В процессе окисления выделяются: вода, кислород, окиси углерода, высшие оксиды.
Все эти вещества экологически безопасны и не образуют карциногенов.

11. Могут ли образовываться вредные вещества при озонировании воздуха в доме ?
Процентное содержание озона, вырабатываемое бытовым прибором, безопасно для человека; при этом не образуется никаких опасных веществ в жилых помещениях.
При озонировании жилого помещения увеличивается концентрация кислорода в воздухе, устраняются все микроорганизмы и ядовитые вещества. Перфторуглеводороды, появляющиеся в воздухе при работе холодильников и кондиционеров, распадаются под действием озона.

12. Можно ли посредством озонирования воздуха избавиться от запаха сигарет или запаха краски, лака в помещении ?
Бытовые озонаторы позволяют избавиться от этих запахов. Озонирование воздуха можно произвести несколько раз.

13. Какие вещества образуются при озонировании воздуха в помещениях ?
Большая часть окружающих нас веществ вступают в реакцию с озоном, распадаясь на безопасные для человека вещества (двуокись углерода, вода, двухатомный кислород). В определенных случаях выделяются неактивные (безвредные) вещества (окиси). Также существуют нереагентные соединения – двуокись титана, диоксид кремния, окись кальция и др. Они не способны реагировать с озоном.

14. Есть ли необходимость в озонировании воздуха при работающем кондиционере ?
При прохождении воздуха через кондиционеры и радиаторы в воздухе падает концентрация кислорода, а концентрация ядовитых частиц остается на прежнем уровне. Более того, устаревшие кондиционеры сами по себе загрязняют и отравляют воздух. В таких условиях могут развиться головная боль , утомляемость, частые ОРЗ. Озонирование воздуха в таких помещениях устраняет токсичные компоненты и обогащает воздух свободным кислородом.

15. Можно ли обрабатывать озоном кондиционер ?
Да, можно.

16. Какое содержание озона в воздухе достаточно для устранения бактерий и грибков в помещении ?
Концентрации 50 молекул озона на миллиард молекул воздуха достаточно для эффективной очистки. Особенно эффективно озон уничтожает кишечную палочку, сальмонеллу , стафилококк , кандиды.

17. Проводились ли испытания по воздействию озона на человека ?
Озон оказывает на человека благотворное воздействие. В горных районах воздух обогащен озоном. Поэтому там проживает много долгожителей.
В материале, опубликованном в 1976 году в журнале Природа, приводятся данные об испытаниях по воздействию озона на человека. Одно из испытаний проводилось в течение полугода.
Группа людей ежедневно находилась в помещении, в котором 15 молекул озона приходились на миллиард молекул воздуха. Люди отмечали поднятие тонуса, снятие нервного напряжения. Врачи зарегистрировали рост содержания кислорода в крови, укрепление иммунитета , выравнивание артериального давления, ослабление симптомов стресса .

18. Может ли озон нанести вред организму ?
Бытовые озонаторы создают безопасную концентрацию озона в воздухе, при которой уничтожаются микробы и вирусы, но не повреждаются клетки человеческого организма. Клетки организма обладают антиокислительным механизмом, который защищает их от разрушения озоном. Таким образом, озон уничтожает не все живые организмы. Но это не говорит о его полной безопасности. При озонировании воздуха в помещении, люди должны покинуть его. Озонатор необходимо хранить в недосягаемости от детей.

19. Сколько озона производит озонатор ?
0,4 г/час.

20. Какую концентрацию озона создает бытовой озонатор ?
Концентрация зависит от размера помещения, от положения прибора в помещении, от относительной влажности и температуры воздуха.
Озон – неустойчивое вещество и в течение непродолжительного времени превращается в двухатомный кислород, поэтому концентрация озона зависит от того, когда было произведено озонирование. Средние показатели для бытового озонатора – 10-40 частиц озона на 1000000000 частиц воздуха.

21. Каков предел безопасной концентрации озона в воздухе ?
Озон остается безопасным, если его содержание не превышает 500-2500 частиц на миллиард частиц воздуха.

22. С какой целью воду обрабатывают хлором ?
Благодаря хлорированию воды устраняется большинство микроорганизмов.

23. Почему развитые страны отказались от хлорирования ?
При определенной концентрации хлора в воде он убивает полезные микроорганизмы в желудочно-кишечном тракте человека. Реагируя с органическими молекулами, в состав которых входит углерод, хлор создает карциногены, способные спровоцировать тяжелые заболевания (невынашиваемость беременности , заболевания сердца и кровеносной системы, злокачественные опухоли).

24. Для чего озонировать воду ?
Озонирование применяется для дезинфекции, устранения примесей, неприятного запаха и обесцвечивания воды. При приготовлении питьевой воды учитываются обеззараживающие и окислительные свойства газа. Вместе с тем высокая растворимость озона в воде с последующим его переходом в двухатомный кислород улучшает ее качество и вкус. При этом минеральный состав воды не меняется.
Из воды устраняются:

прокариоты, вирусы, споры, цисты (в т.ч. неподдающиеся воздействию хлора);

органические и неорганические соединения, в т.ч. нефтепродукты, фенолы, соединения серы, металлов, хлор и его соединения.

25. Насколько интенсивно должен работать прибор при озонировании воды ?
Озонатор должен работать в максимальном режиме.

26. Какое содержание озона в воде достаточно для ее обеззараживания ?
Полная дезинфекция воды достигается при 0,4-0,5 мг. газообразного озона на литр воды.

27. Как озон уничтожает микроорганизмы ?
Диффундируя сквозь клеточную мембрану, озон поражает все важнейшие органоиды клетки.

28. Как хлор воздействует на микроорганизмы ?
Хлор разрушает только некоторые органоиды бактерии, работает гораздо медленнее, так как медленно диффундирует через мембрану и цитоплазму. Существует ряд нечувствительных к хлору микроорганизмов: жиардии, криптоспоридии, амебы, протозоа, цисты и другие.

29. Почему хлор малоэффективен в устранении спор и цист ?
Споры и цисты – это прочные оболочки, которые образуют некоторые микроорганизмы при неблагоприятных условиях. Для их уничтожения нужно большое количество хлора и длительное время. Озон мгновенно разрушает эти оболочки и диффундирует внутрь клетки.

30. Каким образом озон устраняет цветность воды ?
Из воды устраняются органические и неорганические соединения, придающие ей цвет. При этом озон разлагает их до простых веществ – воды, двуокиси углерода. Часть оставшихся веществ объединяется и выпадает в осадок, который легко устраняется фильтрацией.

31. Почему озонирование предпочтительнее других методов очистки воды ?

В отличие от хлорирования и фторирования, при обработке воды озоном не добавляется ничего чужеродного (озон быстро превращается в двухатомный кислород). При этом минеральный состав и кислотность воды не изменяются.

Озон в минимальные сроки уничтожает все виды микроорганизмов и вирусов.

Все органические соединения в воде распадаются, предотвращая развитие микроорганизмов и вирусов.

Большинство токсичных веществ распадаются на безвредные вещества. Химические вещества, разрушаемые озоном: пестициды, гербициды, нефть и ее производные, детергенты, соли натрия, сернистые, азотистые и хлористые соединения, являющиеся карциногенами.

Снижается содержание асбеста и тяжелых металлов.

С металлами озон образует нереактивные оксиды (оксид желаза, марганца, алюминия и др.). Оксиды выпадают в осадок и легко устраняются фильтрацией.

Быстро превращаясь в двухатомный кислород, озон улучшает качество и вкус воды.
Таким образом, озонированная вода является бактериологически и химически безвредной.

32 . Как определяется время озонирования воды ?
Интенсивность растворения озона в воде прямопропорциональна температуре воды и площади соприкосновения газа с водой. Чем ниже температура воды и меньше размер насадки, тем меньше озона растворится. Чем горячее вода, тем быстрее озон переходит в двухатомный кислород и теряется при парообразовании.
Необходимое количество озона определяется в соответствии с уровнем загрязнённости воды. В Российской Федерации для очищения поверхностных вод северных и средних широт необходима концентрация озона в количестве 2,5 мг/л. В южных широтах требуется не менее 8 мг/л.

33. Как озон реагирует с железом и марганцем ?
В поверхностных и подземных водах нередко можно обнаружить растворённое железо. Его коллоиды (0,1-9 мкм) обезвредить традиционными методами невозможно. Сначала их необходимо окислить. Марганец как правило находят там же. Эти коллоиды, быстро соединяясь с озоном, образуют нерастворимые оксиды, которые выпадают в осадок и устраняются без труда.
Органические вещества, содержащие железо и марганец, сначала разрушаются озоном, а затем металлы образуют оксиды. Озонирование – наиболее эффективный способ очищения воды от этих веществ.

34. Необходимо ли фильтровать воду после обработки ее озоном ?
Если в воде находились органические и неорганические вещества в больших концентрациях, то вследствие озонирования в ней образуются осадки. После озонирования такую воду требуется отфильтровать. Для этой цели можно применять обычные недорогие фильтры. При этом засоряться они будут достаточно медленно.

35. Можно ли испортить воду слишком длительным озонированием ?
Озонирование воды избыточное время не ухудшает качества воды. Озон быстро распадается до двухатомного кислорода, что лишь увеличивает пользу от употребления этой воды.

36. Каков уровень pH воды после обработки озоном ?
pH озонированной воды – 7,5-9. Такая вода идеальна для питья.

37. Как увеличивается концентрация двухатомного кислорода в воде после обработки озоном ?
Концентрация кислорода в воде увеличивается в 10-15 раз.

38. С какой скоростью озон превращается в кислород в воздухе и в воде ?
Спустя 10 минут содержание газа в воздухе падает на 50%, образуя двухатомный кислород и воду.
В охлаждённой воде спустя 20 минут концентрация озона уменьшается на 50%, образуя гидроксиды и воду.

39. Факторы, от которых зависит содержание озона и кислорода в воде .
Содержание озона и кислорода зависит от растворенных веществ, температуры, уровня pH, формы и материала сосуда.

40. Почему не используется двухатомный кислород ?
Трехатомный кислород примерно в 10 раз лучше растворяется в воде, чем двухатомный. Чем холоднее вода, тем медленнее озон распадается до двухатомного кислорода.

41. В чем польза насыщения питьевой воды кислородом ?
Стимулируется метаболизм глюкозы , усиливается насыщение кислородом сыворотки крови, стимулируется снабжение кислородом всех органов и тканей, улучшается циркуляция крови в капиллярах.
Нормализуется обмен веществ в печени и почках .
Укрепляется сердце.
Снижается частота дыхания за счёт роста объёма вдыхаемого воздуха.

42. Сколько времени достаточно для озонирования воды ?
Чем больше примесей в воде – тем больше времени необходимо для озонирования. Так, эффективная обработка трёх литров водопроводной воды длится 15 минут. То же количество воды, взятой из источника поверхностных вод, в зависимости от времени года и степени загрязнённости, озонируется 50-60 минут.

43. Какая ёмкость подходит для озонирования воды ?
Предпочтительна стеклянная ёмкость с узким горлом для уменьшения потери озона.

44. Когда лучше озонировать воду для горячих напитков – до или после кипячения ?
Для приготовления чая воду не следует доводить до 100 градусов. Оптимальная температура – 90 градусов. Озонировать воду следует до нагрева.

45. Зачем обрабатывать озоном пищевые продукты ?
Из пищевых продуктов устраняются органические и неорганические токсичные соединения, вирусы, плесневые грибы, личинки гельминтов.
Курица, говядина, свинина, выращенные на крупных фермерских хозяйствах, подкармливаются антибиотиками и стероидами . Растения удобряют химическими удобрениями и опрыскивают пестицидами.
Эти соединения, попадая с продуктами питания в организм, наносят вред здоровью, будучи основными факторами нарушения метаболизма.
При озонировании пищевых продуктов распадаются все токсичные соединения, это делает продукты безопасными для употребления.

46. Нужно ли обрабатывать озоном крупы ?
Да, нужно.

47. Как озонировать мясо ?
Если мясо заморожено, необходимо его предварительно разморозить. Нарезать на куски 20-25 см толщиной и поместить в ёмкость с водой на 10 минут. Озонировать 15-25 минут.

48. Нужно ли озонировать пищу, предназначенную для длительного хранения ?
Рекомендуется.

49. Не расщепляет ли озон полезные вещества, содержащиеся в продуктах питания ?
Все полезные вещества сохраняются.

50. Нужно ли озонировать яйца ?
Озонирование яиц продлевает их срок годности и защищает от проникновения бактерий сальмонеллы.

51. Как озонировать водку ?
Водка обрабатывается также как и вода (15-25 минут).

52. Сфера применения бытового озонатора .
Бытовой озонатор можно применять в целях:

обеззараживания и устранения неприятных запахов воздуха в помещениях, в мебели, в бытовых приборах и т.д.;

приготовления питьевой воды (обеззараживание, насыщение кислородом, устранение хлора и других опасных веществ);

улучшения качества продуктов питания (овощи, фрукты, мясо, рыба, яйца);

косметологии (лечение перхоти , акне , полоскание горла, улучшение состояния зубов и дёсен, лечение грибковых инфекций);

дезинфекции домашних питомцев и рыбок;

ухода за домашними растениями;

улучшения состояния белья;

ухода за обувью.

53. Применяется ли озонотерапия в международной терапевтической практике ?
Существует Международная озоновая ассоциация, которая регулярно организовывает конгрессы, на которых обсуждаются проблемы применения озона в лечении различных патологий и в оздоровительных целях.

54. Каков эффект использования озона в клинической практике ?
Озон уничтожает все известные виды микроорганизмов и вирусов. Он активирует и стимулирует ряд физиологических процессов.
В результате применения озона наблюдается:

активация процессов самоочищения, подавление активности отравляющих веществ;

восстановление метаболизма;

улучшение капиллярного кровотока;

разжижение крови;

улучшение снабжения клеток кислородом;

восстановление иммунитета;

ингибирование процесса перекисного окисления липидов;

активация антиоксидантной деятельности организма (восстановление баланса между перекисным окислением липидов и антиокислительной защитой);

устранение воспалений;

обезболивание.

55. Каковы цели применения озонотерапии в клинической практике ?
Дезинфекция открытых ран, ожогов , грибковых инфекций, пролежней, незаживающих ран.
Применение озона как гемостатика (в больших концентрациях).
Для заживления ран, язв и т.д. (в малых концентрациях).
В клинической практике применяют озонокислородную смесь, растворяемую в физиологическом растворе, для терапии патологий кишечника, при хирургических операциях и др. Практикуется также системная озонотерапия через инъекции растворов озона.
Озонотерапия эффективна во всех областях медицины:

восстановление флоры кишечника;

восстановление транспортной функции толстой и тонкой кишки;

лечение патологий сердечной мышцы и кровеносной системы, заболеваний суставов;

лечение инфекционных патологий, в т.ч. герпетической инфекции, вирусных гепатитов;

кожные патологии и др.

56. Приём ванны в озонированной воде .
Принимается в целях нормализации кровотока, заживания ран, устранения кожных патологий, активации самоочищения организма, увеличения дыхательного объёма.
Вода для ванной должна обрабатываться при температуре 40 градусов. Ванная комната должна быть проветрена. Ванну принимать не более 20 минут. Не рекомендуется опускаться в воду ниже уровня сердца.
Если комната плохо проветривается, необходимо дышать через мокрую ткань с целью защиты слизистой от высыхания.

57. Как озонированная вода воздействует на людей, страдающих сердечно-сосудистыми заболеваниями ?
Благотворное воздействие озонированной воды было зарегистрировано в медицинской практике.
При этом:

снижается концентрация холестерола в плазме крови;

снижается вероятность образования тромбов;

вследствие улучшения транспортировки кислорода восстанавливается нормальное клеточное дыхание.

58. Почему после приема ванны в озонированной воде, активируется потоотделение ?
Это происходит вследствие очищения пор. То же самое можно наблюдать после бани .

59. Можно ли использовать озонированную воду для снятия макияжа ?
Кожа очищается эффективнее, освобождаются все поры.

60. Можно ли использовать озонированную воду при чистке зубов ?
Безусловно. Настоятельно рекомендуется при лечении и профилактике пародонтита .

61. Как вылечить перхоть ?
Регулярно ополаскивать волосы озонированной водой.

62. Нужно ли обрабатывать озоном минеральную воду ?
При озонировании минеральный состав воды не меняется, а вода обеззараживается и обогащается кислородом.

63. Насколько качественна бутилированная вода ?
Нередко заражение и загрязнение бутилированной воды происходит либо в источнике (ввиду экологической обстановки), либо на производстве. Специалисты из Всемирного фонда дикой природы определили, что треть всех европейских марок бутилированной воды содержит экскременты (остатки жизнедеятельности микроорганизмов и вирусов).

64. Чем отличаются индустриальные, медицинские и бытовые аппараты озонирования ?
Индустриальные аппараты создают высокую концентрацию озона, неприемлемую для малых помещений.
Медицинские и бытовые аппараты обеспечивают примерно одинаковую концентрацию, но медицинские рассчитаны на длительное непрерывное функционирование. Медицинские аппараты подключают к источнику чистого кислорода для производства чистого озона без примесей.

65. Какова эффективность озона в области дезинфекции по сравнению с другими методами обеззараживания ?
Озон уничтожает все виды микроорганизмов и вирусов в 3-6 раз эффективнее ультрафиолетового излучения и в 400-600 раз эффективнее хлора и его соединений. Кроме того озон уничтожает микроорганизмы, стойкие к хлору (цисты, герпесвирусы, палочку Коха).

66. Можно ли обрабатывать озоном кухонную посуду ?
Конечно. Особенно удобно обрабатывать детскую посуду, ёмкости для консервирования и др. Для этого необходимо погрузить посуду в ёмкость, наполненную водой, опустить шланг с насадкой на дно ёмкости. Включить прибор на 10-15 минут.

67. Можно ли озонировать воду в аквариуме, не извлекая рыбок ?
Вода в аквариуме обогащается кислородом, дезодорируется, уничтожаются микроорганизмы. Улучшается состояние здоровья рыбок и аквариумных водорослей.

68. Из чего должна быть изготовлена ёмкость для озонирования воды ?
Допустимы ёмкости, изготовленные из стекла, керамики, дерева, пластика, металла покрытого эмалью (без сколов). Нельзя использовать ёмкости из металлов (в т.ч. из алюминия и меди). Резина портится от воздействия озона.

69. Может ли озонирование помочь в устранении неприятного запаха от обуви ?
Да! Для этого необходимо поместить обувь в полиэтиленовый пакет. Снимите со шланга насадку. Конец шланга поместите внутрь ботинка, в область носка. Пакет герметизируйте (не пережмите воздухопроводный шланг). Включить аппарат на 10-15 минут.

70. Каким должен быть бытовой озонатор ?
Бытовые аппараты озонирования должны быть абсолютно безопасны для людей. Концентрация озона в воздухе и в воде, создаваемая аппаратом, не должна превышать предел безопасности для человека.

71. Каким образом аппарат создаёт озон ?
Озон создаётся из кислорода, поступающего в аппарат через насос. Вследствие газового разряда молекулы двухатомного кислорода распадаются на отдельные атомы. Свободные атомы временно соединяются с молекулами двухатомного кислорода. Так образуется озон.

72. Сколько может прослужить бытовой озонатор ?
Гарантийный срок – 1 год.
Примерный срок эксплуатации прибора – 5-10 лет (при работе не более 6-7 часов в сутки).
Время непрерывного функционирования – не более 40 минут с минимальным перерывом в 10 минут.

73. Где поместить озонатор ?
Озонатор необходимо расположить как можно выше, т.к. озон плотнее воздуха.
При озонировании воды, в целях предотвращения оттока воды в прибор, он должен находиться выше ёмкости. Если вода проникла в прибор, его следует сразу отключить от сети и сдать в техобслуживание.

74. Зачем нужен рассекатель? Не загрязняет ли он воду?
Рассекатель (диффузный камень) применяется в целях озонирования воды и необходим для увеличения площади соприкосновения озона с водой. Сам камень не реагирует с газом. Будучи в непрерывном соприкосновении с озоном, он не может распространять загрязнения. Диффузный камень используется только для обработки воды. В менее текучих жидкостях камень может засориться. Такие жидкости как молоко или растительное масло можно озонировать, опустив в них воздухопровод без насадки.

75. Как узнать, исправен ли аппарат ?
Аппарат неисправен, если:

отсутствует характерный аромат озона;

отсутствует шум работы аппарата;

аппарат работает слишком шумно.

Если отсутствует характерный аромат озона, капните в небольшую ёмкость с водой несколько капель чернил. Поместите шланг с рассекателем в ёмкость и включите аппарат. Если вода станет прозрачной, значит озонатор работает правильно.

76. Каково максимально допустимое время непрерывной работы озонатора ?
В целях продления срока службы аппарата рекомендуется каждые 40 минут отключать его на 10-15 минут.

Перед применением необходимо проконсультироваться со специалистом.

Сравните пожалуйста особенности озона и кислорода по данным критериям! и получил лучший ответ

Ответ от Ирина Рудерфер[гуру]
1. Химический элемент который образует вещество - кислород, хим. символ О, для обоих
2. Молекулярная химическая формула: килсород О2, озон О3
3. Агрегатное состояние, цвет, запах, растворимость в воде
Кислород при нормальных условиях - газ без цвета, вкуса и запаха, слабо растворяется в воде (4,9 мл/100г при 0 °C, 2,09 мл/100г при 50 °C)
Озон при нормальных условиях - газ голубого цвета со специфическим запахом. Растворимость в воде при 0 °C - 0,394 кг/куб. м; (0,494 л/кг) , она в 10 раз выше по сравнению с кислородом.
4. Химическая активность
Обе модификации - окислители, но озон намного сильнее
Как правило, реакция окисления протекает с выделением тепла и ускоряется при повышении температуры. Озон - мощный окислитель, намного более реакционноспособный, чем двухатомный кислород. Окисляет почти все металлы (за исключением золота, платины и иридия) до их высших степеней окисления. Окисляет многие неметаллы.
5. Нахождение в природе
Кислород - самый распространенный на Земле элемент, на его долю (в составе различных соединений, главным образом силикатов) , приходится около 47,4 % массы твердой земной коры. Морские и пресные воды содержат огромное количество связанного кислорода - 88,8 % (по массе) , в атмосфере содержание свободного кислорода составляет 20,95 % по объёму и 23,12 % по массе. Более 1500 соединений земной коры в своем составе содержат кислород.
Озон образуется во многих процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например при разложении перекисей, окислении фосфора и т. п.
При облучении воздуха жёстким ультрафиолетовым излучением образуется озон. Тот же процесс протекает в верхних слоях атмосферы, где под действием солнечного излучения образуется и поддерживается озоновый слой.
Атмосферный озон играет важную роль для всего живого на планете. Образуя озоновый слой в стратосфере он защищает растения и животных от жёсткого ультрафиолетового излучения. Поэтому проблема образования озоновых дыр имеет особое значение. Однако тропосферный озон является загрязнителем, который может угрожать здоровью людей и животных, а также повреждать растения.
6. Значение
Кислород – см. в Википедии
Применение озона обусловлено его свойствами:
сильного окисляющего агента:
oдля стерилизации изделий медицинского назначения
oпри получении многих веществ в лабораторной и промышленной практике
oдля отбеливания бумаги
oдля очистки масел
сильного дезинфицирующего средства:
oдля очистки воды и воздуха от микроорганизмов (озонирование)
oдля дезинфекции помещений и одежды

Ответ от 2 ответа [гуру]

Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Сравните пожалуйста особенности озона и кислорода по данным критериям!

» статьёй Озон для водоочистки . Где поговорим про применение этого газа для создания более чистой воды.

Озон для водоочистки - технология, которая проверена временем. Более чем столетие европейские страны используют озонирование как предпочтительный метод очистки воды. Первой страной, которая применила озон при очистке воды стала Франция.

Главное отличие озона как реагента в водоподготовке по сравнению с другими веществами в том, что производится он из окружающего воздуха, не требуя закупки сменных элементов, реагентов и т.д..

Озон — это активное химическое соединение, состоящее из трёх атомов кислорода. Это соединение настабильно, третий лишний атом кислорода легко отщепляется и сверх-активно взаимодействует с окружающими соединениями. На этом явлении основана технология озонирования воды.

Озон за счёт своей повышенной реакционной способности окисляет органические примеси, делает их нерастворимыми, способствует их укрупнению и, таким образом, увеличивает эффективность следующих ступеней очистки воды, где эти соединения отфильтровываются.

Озон окисляет растворённые в воде железо, марганец, тяжёлые металлы, переводит их в нерастворимое состояние и облегчает их дальнейшее удаление.
Отсутствие неприятных и вредных запахов. Если в воде присутствуют сероводород и аммиак, то озонирование воды полностью избавляет от этих веществ.

Озон оказывает частичное антинакипеобразовательное действие. Озонирование воды замедляет образование солей кальция на стенках горячего трубопровода и частично удаляет существующий меловой налет.

Современные технологии озонирования благодаря использованию полупроводников становятся всё менее и менее дорогими. Поскольку эффект озонирования комплексный, то при очистке воды на весь дом во многих случаях, особенно с «тяжёлой» водой, можно предусмотреть включение этой технологии.

Пример организации очистки воды с помощью озона.

Это не рецепт от всех бед, это попытка показать на примере, как может применяться озонирование в водоподготовке.

Предположим, ситуация: исходная вода содержит 2,5 мг/л растворённого железа, окисляемость 12 мгО2/л, мутность 5 мг/л, цветность 30 градусов. То есть, вода мутная, зелёная, много органики и железа. Не самая плохая ситуация, с этим может справится простой обезжелезиватель. Но, допустим, мы собираемся применить менее затратное озонирование.

Существует эмиприческое правило, по которому доза озона для обработки воды при удалении железа составляет 0,14*, то есть 0,14 умножить на концентрацию железа. Источник к сожалению не помню. В нашем случае доза озона составит 0,35 мг/л. Поскольку окисляемость — это комплексный показатель, и на самом деле не известно, что там находится, то точно рассчитать дозу озона можно только на практике. Ориентировочно озона в нашем примере нужно 2 мг/л. Соответственно, на 1000 литров нужно 2000 миллиграмм озона, или 2 грамма. 1000 литров — это то количество воды, которое нужно семье из 3-4 человек на сутки.

Озонаторы делятся по производительности: 1 г/час, 2 г/час, 4 г/час и т.д. Чем больше граммов в час, тем дороже. Предположим, мы выбрали озонатор на 1 г/час. Значит, для обработки воды по нашему примеру понадобится 2 часа. Как будем подавать озон? Очень просто — компрессором пробулькивать в накопительном баке. Пузырьки воздуха, насыщенного озоном, проходят через воду, окисляют всё, что можно окислить, и лопаются на поверхности воды. Не использованый озон нужно удалять, так как озон достаточно ядовит. Для этого на выходе из бака устанавливается фильтр с активированным углём, который разлагает озон. Всё это должно находится в хорошо вентилируемом помещении.

Вода отстаивается, железо и органика укрупняются, и их уже можно отфильтровать на следующей стадии очистки воды с помощью обычных фильтров механической очистки картриджного типа. Не лишним окажется фильтр с активированным углём и сетчатый промывной фильтр. Но это уже нужно смотреть по деньгам.

Итак, нужны: озонатор производительностью 1 г/час, накопительный бак на 1000 литров, компрессор для подачи озоно-воздушной смеси в бак, система подачи озона в бак, фильтр грубой очистки, насосная станция, фильтры механической очистки воды.

Схематически это будет выглядеть так:

Итак, вода поступает из скважины, набирается в ёмкость. Уровень воды регулирует поплавок от погружного насоса и соленоидный клапан. Всё вместе подключается к таймеру, который позволяет набор воды только ночью. Другой таймер включает озонатор и компрессор для подачи воздухо-озоновой смеси в воду. Таймер запрограммирован на 2 часа работы. Через 2 часа он отключает озонатор и компрессор.

За эти 2 часа озон с воздухом попадают в бак через шланг с дырочками для равномерной подачи озона по всему объёму бака. Железо окисляется, органика окисляется, они укрупняются и выпадают в осадок.

Далее обитатели дома встают, открывают кран — и насосная станция подаёт уже очищенную воду через ряд фильтров (например, сетчатый на 100 микрон, картриджный гофрированный на 30 микрон, картриджный на 5 микрон и фильтр с активированным углём) в дом.

В результате вода не содержит железа и у неё намного меньше органических веществ.

Для того, чтобы удаление примесей было более полным, просто увеличивается время озонирования. Порядок эксперимента простой — налили воду в бак, пропустили озон 2 часа, час, 3 часа, 4 часа и сравнили внеший вид воды.

Нужно помнить, что в загрязнённой воде озон почти полностью разлагается и становится безопасным для человека за 20, а для верности — за 30 минут. То есть, пить воду можно только через это время.

Считаем время: начало наполнения бака в час ночи. Наполнение бака 2 часа — 3 часа ночи. Время для деструкции озона в воде — 30 минут. 3.30 ночи — вода готова к использованию.

Затраты на проект минимальные, из сменных элементов — только картриджи механической очистки угольной фильтрации, которые присутствовали бы при любой схеме водоподготовки — и с озоном, и без озона. Других сменных элементов и расходных материалов нет — ни замены каталитической загрузки, ни затрат на марганцовку или соль.

Где берут озонаторы? В основном у тех компаний, которые занимаются бассейнами. Они же подскажут и покажут, а, возможно и установят.

Таким образом, озонирование при правильном подходе — это комплексная очистка воды.

По материалам http://voda.blox.ua/2008/10/Kak-vybrat-filtr-dlya-vody-34.html

1.1 Введение

Озон был открыт в 1840 г. швейцарским химиком Христианом Шомбайном, после экспериментов по электролизу кислот. Очень скоро, в результате ряда исследований было показано, что озон – это трехатомный кислород, газ при стандартных условиях, характерными свойствами которого является его способность к окислению многих веществ и дезинфекция микрофлоры. Эти свойства очень скоро были использованы в промышленности для обработки питьевой воды. В самом конце 90х XIX столетия в Нидерландах и Германии делались попытки дезинфицировать воду для питья с помощью озона. Общепризнанной датой рождения озонной технологии водоподготовки принято считать 1906 г., когда во французском городе Ницца начала работать станция водоподготовки, носившая символическое название «Добрый путь» («bon voyage») с производительностью по воде 22,5 м³/сутки. Станция успешно работала до 1970 г., когда была модернизирована. Эта практика получила в дальнейшем широкое распространение, о чем свидетельствуют следующие данные: В Германии количество предприятий, использующих озон выросло в период с 1984 по 2000г. С 30 до 300, а в США с 1954 по 1997 с 10 до 5500 соответственно.

В России эффективность озонирования для водоподготовки была оценена практически в то же время, что и за рубежом. В 1901 г. 5-ый водопроводный съезд заслушал доклад инженера Н.П. Зимина по озонированию воды; последний характеризовал «озонирование воды, как средство по устранению недостатков ее фильтрования при городских водопроводах».

В 1905 г. при Петропавловской больнице в Санкт-Петербурге была введена строй экспериментальная установка по озонированию воды. Было установлено, что число бактерий снижалось в среднем на 98,8%, улучшался вкус и отсутствовал цвет очищенной воды. В 1911 г. в Санкт-Петербурге начала работать самая крупная в мире в то время станция озонирования воды. При открытии, ее производительность составляла 44,5 тыс. м³/сутки обработанной воды.

Обзор представлений об озоне, его получении и применении в различных областях в начале ХХ века дан в книге русского инженера В.В. Караффа-Корбутта «Озон и его применение в промышленности и санитарии», вышедшей в 1912 г.

Одной из первых советских монографий на эту тему является книга В.Ф. Кожинова и И.В. Кожинова «Озонирование воды». Эти работы относятся к прошлому веку. За последнее время в производстве озона был достигнут значительный прогресс, при этом открылись новые весьма перспективные области использования озона.

1.2 Озон, его свойства и основные реакции с различными веществами.

1.2.1 Физико-химические свойства озона.

При нормальных условиях озон – газообразное бесцветное вещество, обладающее резким запахом. Считается, что запах озона – это запах свежего воздуха после грозы. Это действительно так, но лишь в том случае, если его концентрация очень мала и составляет доли предельно допустимых концентраций (ПДК). Детальное описание физико-химических свойств озона рассматривается в многочисленных работах, в частности . Некоторые основные физико-химические свойства озона приведены в таблице 1.1 .

Таблица 1.1 .Основные физико-химические свойства озона.

Чистый озон взрывоопасен. Он не обладает стабильностью и быстро разлагается. На разложение озона влияет множество факторов: температура, рН, присутствие веществ, подлежащих окислению, и пр.

1.2.2 Растворимость озона в воде

При растворении озона в воде, его концентрация постепенно повышается и достигает предельных значений для данных условий.

Растворимость озона в воде может быть выражена либо в виде так называемого коэффициента Бунзеа – β, показывающего отношение объема растворенного озона, приведенного к нормальным условиям, к объему воды (Vоз/Vв), либо в абсолютных значениях растворенного озона (г/л). При этом считается, что процесс растворения подчиняется закону Генри, согласно которому количество растворенного озона пропорционально давлению газообразного озона над раствором. Этот закон может быть записан в виде:

C стац = β

C стац - растворимость озона, г/л;

β – коэффициент Бунзена;

M – плотность озона = 2,14 г/л;

Pγ – парциальное давление озона в рассматриваемой газовой среде.

Следует отметить, что растворимость озона гораздо выше основных атмосферных газов – азота и кислорода, но слабее таких окислителей, как хлор и двуокись хлора. Растворимость озона повышается с понижением температуры воды. При этом наблюдается большой разброс в экспериментальных данных различных авторов, представленных в таблице 1.2 .

Таблица 1.2 Растворимость озона в воде.

Т, °С		По данным		По данным		По данным
	Β (л О3/л Н2О)	Растворимость, г/л	Β (л О3/л Н2О)	Растворимость, г/л	Β (л О3/л Н2О)	Растворимость, г/л

1.2.3 Разложение озона в воде

Одновременно с растворением озона в воде происходит его разложение. При этом скорость его распада, как и обратная величина «время жизни» зависит от температуры воды и, в основном, от состава воды. В первую очередь от наличия в воде различных примесей, особенно некоторых органических соединений и ионов металлов.

Время жизни в однократнодистеллированной воде 20 минут, а в обычной воде несколько минут.

1.3 Реакции озона с неорганическими веществами.

Озон может реагировать с различными, находящимися в воде веществами по двум различным механизмам – непосредственно как озон (в молекулярной форме) и виде радикала ОН*, который возникает при распаде озона в воде. Считается, что в нейтральной воде эти 2 канала реакций распределены поровну. В кислой среде преобладает молекулярный механизм, а в щелочной – радикальный.

Поскольку озон выступает в химических реакциях как окислитель, то можно судить о его окислительной способности, по так называемой величине окислительного потенциала. Значение величин окислительных потенциалов различных веществ –окислителей приведены в таблице 1.3 .

Таблица 1.3. Окислительно-восстановительные потенциалы различных веществ.

Из таблицы 1.3. следует, что озон является очень сильным окислителем. Из стабильных веществ он уступает только фтору и превосходит хлор в полтора раза .

1.3.1 Реакция озона с металлами.

Являясь сильным окислителем, озон в газовой фазе окисляет большинство металлов за исключением золота и некоторых металлов платиновой группы, оксиды высших степеней окисления, но эти реакции требуют обычно присутствие следов влаги. Щелочные и щелочноземельные металлы окисляются озоном так же, как и кислородом, только с большей скоростью. Интересно, что пластинки золота и платины (и в меньшей степени серебра и меди) в атмосфере сухого озона приобретают отрицательный электрический заряд.

Металлическое серебро хорошо окисляется озоном, как во влажном, так и в сухом газе в интервале температур от комнатной до 1000С с образованием коричневого оксида Ag2O. Последний является хорошим катализатором разложения озона.

Металлическая ртуть, как и серебро, окисляются озоном уже при комнатной температуре, при этом поверхность теряет уже присущую ей подвижность, прилипает к стеклу, а мениск ртути становится более плоским. Расплавленное олово при 5000С в присутствии 1% озона покрывается оксидной пленкой . Озон в присутствии воды окисляет свинец с образованием гидрооксида. В отсутствие влаги основным продуктом этой реакции является темно-коричневый диоксид свинца.. Полирование поверхности меди, цинка, железа, различных сталей в атмосфере влажного озона покрываются рыхлыми окислыми пленками, как и при обычной атмосферной коррозии. В сухой атмосфере эти поверхности пассивируются озоном, образуя защитные пленки. Аналогичная картина наблюдается для меди и цинка.

Взаимодействие металлов с озоном в растворах протекает более разнообразно. Так, если на золото озон в газовой фазе не действует, то небольшие его добавки способствуют растворению золота в растворах цианистого калия в 1.5-2 раза и серебра в 3 раза.

Сильные окислительные свойства озона предложено использовать для селективного окисления минералов в водной среде. Так были получены сульфаты бария и стронция. Сульфиды тяжелых металлов являются ценным металлургическим сырьем, поэтому перевод их в водорастворимые сульфаты (или оксиды), очень давно привлекал внимание. В настоящее время по этому вопросу накоплен большой лабораторный или полупромышленный массив экспериментальных данных. Речь идет о создании на основе выщелачивания металлов озоном из кислых пульп сульфидов. Эта гидрометаллургическая технология имеет целый ряд преимуществ перед используемой в настоящее время пирометаллургией..

1.3.2 Реакции озона с неметаллами.

Неметаллы реагируют с озоном различным образом. Сухой фосфор, как белый, так и красный, окисляется озоном до P2О5. Мышьяк подобно фосфору, сере, селену, теллуру в сухой атмосфере окисляется до оксидов, а в присутствии воды образуются соответствующие кислоты, а в щелочной воде – соли.

Азот не реагирует с озоном, но окислы азота (некоторые из них) реагируют очень легко, что делает возможность устранять их из газовых выбросов целого ряда предприятий . Второй неприятный ингредиент многих газовых выбросов, двуокись серы – не реагирует с озоном в газовой фазе, но реагирует в растворе . Цианиды (цианид-ионы) легко реагируют с озоном в водном растворе, и эти процессы, а также устранение из воды железа и марганца подробно рассматриваются ниже.

Озон окисляет все галогены, кроме фтора, причем с увеличением порядкового номера элемента легкость окисления увеличивается. Эти процессы кратко рассматриваются в разделе, посвященном обработке воды в плавательных бассейнах.

1.4. Реакции озона с органическими соединениями.

Дать характеристику реакций всех основных органических веществ с озоном достаточно трудно. Возможно, лишь отметить некоторые общие положения, рассматривая прямое воздействие озона.

Насыщенные алкильные соединения реагируют с озоном очень медленно. Большинство хлорированных углеводородов и даже ненасыщенные углеводороды не реагируют прямо с озоном. В этом случае необходимо косвенное взаимодействие с озоном через радикал ОН*. Бензол окисляется озоном очень медленно, а полициклические углеводороды быстрее. Время реакции озона с фенольными соединениями составляет насколько секунд.

Карбоксильные кислоты, кетовые кислоты и ряд подобных соединений представляют собой конечные стабильные продукты процесса окисления органических веществ озоном.

Амины при нейтральных значениях рН реагируют весьма медленно с озоном, при рН › 8 реакции окисления проходят быстрее. Однако в основном реакции окисления аминов идут через ОН радикалы. Четвертичные амины (ароматические амины) реагируют с озоном быстрее.

Спирты могут взаимодействовать с озоном, образуя в качестве промежуточных соединений гидропероксиды. При этом они окисляются до карбоксильных кислот, в то время как вторичные спирты – до кетонов. Карбоновые кислоты с озоном реагируют слабо или не реагируют вообще.

Меркаптаны окисляются с озоном до сульфоновых кислот. Бисульфиты и сульфоновые соединения являются промежуточными веществами. Аминокислоты, в состав которых входит сера (цистеин, цестин и метионин) реагируют быстро.

Аминокислоты (составляющая часть белков) реагируют по электрофильному механизму.

Среди пестицидов, содержащих эфиры фосфорной кислоты, наиболее известным является паратион. Озонирование этого соединения приводит к появлению параоксона, который более токсичен, чем паратион. Дальнейшее озонирование превращает параоксон в менее токсичные вещества (например, в нитрофенол, который затем окисляется до конечных продуктов – нитратов и СО2).

1.5. Озон, как инактиватор микрофлоры.

Как уже упоминалось выше озон обладает мощным бактерицидным и вирулентным (инактивирующим вирусы) действием.

В научной литературе (особенно популярной) часто утверждается, что озон действительно дезактивирует бактерии и вирусы сильнее, чем хлор (и это будет проиллюстрировано ниже), но к количественным оценкам этого преимущества надо относится с определенными оговорками.

В настоящее время при оценке эффективности того или иного дезинфектанта используется так называемый СхТ критерий, т.е. произведение концентрации реагента на время действия.

Можно сказать, что:

ВОЗДЕЙСТВИЕ (ИНАКТИВАЦИЯ) = Концентрация * Время воздействия.

В таблице 2.1. представлены для сравнения значения СхТ критерии для различных микроорганизмов – дезинфицирующих агентов.

Таблица 2.1. Значение СхТ критерия для различных микроорганизмов (99% инактивации при 5-25 °С. СхТ критерий (Мг/л*мин)

Очевидно, что озон превосходит такие дезинфектанты как хлор, хлорамин и двуокись хлора, но по-разному для различных патогенов. Для такого патогенна как кишечная палочка (Е-coli) озон более эффективен, чем хлор, но ненамного. В то же время для криптоспоридиума отношение СхТ критериев этих дезинфекторов приближается к 1000. В принципе озону могут составить конкуренцию такие дезинфицирующие реагенты как хлор, бром, йод, двуокись хлора и серебро.

Молекулярный газообразный хлор, растворяясь в воде, распадается, производя хлористую кислоту HOCl, которая, в свою очередь, диссоциирует в воде на анион СlО- и катион Н+. Степень этой диссоциации определяется кислотностью среды. Установлено, что при рН = 8 концентрация недиссоциироавшей кислоты ≈ 20%, а при рН = 7, концентрация НСlО≈80%. Так как сильным бактерицидным действием обладает именно НСlО, то при использовании хлора (даже в виде гипохлорита) необходимо поддерживать оптимальное значение рН.

Йод, как дезинфектант, используется для инактивации микрофлоры в небольших системах водоподготовки и иногда в плавательных бассейнах небольшого объема. По своим дезинцифицирующим свойствам йод слабее хлора и тем более озона, но он более удобен в транспортировке.

Бром, в принципе, может использовать для целей дезинцификации, однако, в присутствии других окислителей он образует броматы, производные кислоты HBrO3, которые являются весьма вредными и им соответствует низкое значение ПДК. Эта проблема – образование броматов при озонировании бром-содержащих вод является достаточно серьезной, и мы остановимся на ней в разделе «Использовании озона для подготовки питьевой воды». Серебро – экзотический, но весьма слабый дезинфектант, и используется редко.

Кроме того, в последнее время отечественная и зарубежная промышленность предлагает ряд органических веществ, обладающих сильным дезинфицирующим действием. Однако все они имеют те или иные недостатки и большого распространении до настоящего времени не нашли.

Таким образом, реальным конкурентом озону может быть только хлор. К сожалению, у хлора есть существенные недостатки:

Долгое время использовался жидкий хлор из баллонов под давлением, что являлось большой проблемой с точки зрения безопасности. В настоящее время хлор получают или используют гипохлорит, который, растворяясь в воде, создает необходимую концентрацию свободного хлора. Надо отметить, что под термином «свободный хлор» понимают концентрацию хлорноватистой кислоты HСlO. Использование гипохлорита вызывают необходимость в хранении запаса реагента, но гипохлорит при хранении разлагается, и содержание свободного хлора падает.

Одно из основных неприятных свойств хлора, заключается в том, что при его реакциях с большинством органических соединений возникает целый спектр хлорорганических производных, большинство из которых сильно ядовиты. Хлорфенолы и особенно полихлорфенолы, некоторые из последних, так называемые диоксины, являются одними из сильнейших известных в настоящее врем органических ядов, причем действие этих токсинов заключается в разрушении иммунной системы человека, так что говоря о диоксинах иногда используют термин «химический СПИД».

Хлор очень легко взаимодействует с аммиаком, образуя хлорамины. Эти вещества обладают весьма слабым дезинфицирующим действием, но чрезвычайно сильно раздражают слизистые оболочки глаз и носоглотки. Хлорамины часто называют «связанным хлором». Этот связанный хлор в 5-10 раз более сильный раздражитель, чем свободный хлор.

Озон также может образовывать промежуточные соединения (by products) при озонировании газовых и конденсированных сред. Теоретически можно допустить, что образующиеся by products более токсичны, чем озон.

Эта проблема была предметом исследований многих ученых всего мира. Концентрации и состав промежуточных веществ, возникающих при озонировании, сильно зависят от того, озонируется ли питьевая или сточная вода. Безусловно, в первом случае образуется гораздо меньше by products и состав их более очевиден. Все эти вопросы будут рассмотрены в соответствующих разделах обзора. Можно резюмировать достаточно согласующиеся результаты многолетних исследований следующим образом :

В подавляющем большинстве случае промежуточные продукты окисления загрязнителей озоном МЕНЕЕ ТОКСИЧНЫ, чем исходные ингредиенты.

Прямое сопоставление промежуточных веществ, образующихся при сравнительных экспериментах по хлорированию и озонированию показало, что в первом случае образуется гораздо больше нежелательных by products .

Прямое сопоставление хлора и озона в качестве дезинфектантов микрофлоры делалось в многочисленных экспериментальных исследованиях и на работающих водоочистительных станциях. Отметим лишь некоторые из известных работ:

М. Кейн и Глекнер изучали действие озона и хлора на цисты (плотные оболочки, образующиеся вокруг одноклеточных организмов) Endamoeba hystolica и на бактерии, сопутствующие этим культурам. Установлено, что время, необходимое для уничтожения этих организмов при остаточной концентрации озона 0.3 мг/л составляет 2-7.5 мин, а для хлора (остаточная концентрация 0.5-1 мг/л) гораздо больше – 15-20 мин.

Вирусологи США и Германии в 40х-60х годах провели ряд исследований с суспензиями вируса полиоэмилита в целях его инактивации с помощью хлора, озона и двуокиси хлора .

Выводы из этих исследований могут быть представлены в следующем виде:

Инактивация вируса полиомиелита хлором достигается дозой 0.1 мг/л при температуре воды 18 ºС, при температуре воды 7 ºС доза хлора должна быть не менее 0.25 мг/л.

Инактивация вируса с помощью озона достигается дозой 0.1 мг/л при температуре воды 18 ºС, для холодной воды 7ºС доза должна быть повышена до 0.15 мг/л.

При использовании двуокиси хлора необходимо использовать дозу 0.6 мг/л (18 ºС). Для воды с температурой 7 ºС доза двуокиси хлора должна составлять 1 мг/л.

По данным Науманна возбудители полиомиелита уничтожаются озоном за 2 мин при концентрации 0.45 мг/л, тогда как при хлорировании дозой 1 мг/л для этого требуется 3 часа.

По мнению ряда авторов, озон успешно устраняет микроводоросли и простейшие активнее, чем хлор. Так озон при концентрации 15 мг/л за 3 мин разрушает виды простейших, которые сохраняют свою активность при обработке воды дозой хлора 250 мг/л в течение продолжительного времени.

Личинки моллюска дрейсены при дозе озона 0.9-1.0 мг/л погибли на 90%, при дозе 2 мг/л – 98%, при дозе 3 мг/л – полностью. Взрослые формы моллюска погибали при более длительной обработке озонированной водой (до 30 мин).

Правда, цветущие водоросли, обычно бурно размножаются в открытых бассейнах на солнечном свете, слабо подвержены действию озона. Здесь используют ударные дозы хлора. Эту обработку проводят обычно ночью при профилактической чистке таких бассейнов.

Риденор и Инголс из США обрабатывали хлором и озоном суспензии e-coli в дистиллированной воде при Нр = 6.8 и температура 1 ºС. В этих условиях бактерицидные дозы, вызывающие гибель 99% колоний e-coli составляли для хлора 0.25-0.3 мг/л за 16 мин, а для озона 0.5 мг/л за 1 мин.

Многолетняя история использования этих двух дезинфектантов на больших водоочистных станциях содержит богатый фактический материал, позволяющий судить об их преимуществах и недостатках. В упоминавшейся уже книге «Озонирование воды» приводится ряд интересных примеров.

Так за время длительной эксплуатации станции в Ницце в озонированной воде никогда не обнаруживалось появление бактерий Escherichia coli и Clostridium pertringers.

На фильтровальной станции Бельмонт в Филадельфии (США) озонирование воды показало результаты по устранению e-coli более успешно, чем результаты достигнутые при хлорировании.

Исследования по озонированию воды проводились на Восточной водопроводной станции в г. Москва. Эффект обеззараживания воды озоном при содержании общего количества бактерий в 1 мл 800-1200 ед. составляет: при дозе озона 1 мл/л 60-65%, при дозе 2 мл/л – 85%, при дозе 3 мл/л – 90-95%. Приемлемой дозой озона следует считать 3-4 мл/л.

На Рублевской водопроводной станции (г. Москва) проводили озонирование воды реки Москвы. Общее число бактерий в 1 мл воды после введения озона снижалось на 92-99% в пределах времени от 1-25 мин. Бактерицидная доза озона соответствовала такой, после обработки, которой нельзя было обнаружить e-coli в 500 мл. воды. Повышение мутности с 6.8 до 12 мг/л и цветности с 3.2 до 18 град. требовало увеличения бактерицидной дозы озона с 3.2 до 4.1 мг/л.

Так сопоставляя работу французской станции водоподготовки в Сен-Мор и станции в Чикаго (США) В. Ф. Кожинов отмечает, что в первом случае болезни «водного происхождения» были зарегистрированы лишь в 1 случае на 100 тыс. жителей, хотя концентрация остаточного озона в воде не превышала 0.05 мг/л.

В то же время в Чикаго имели место вспышки желудочно-кишечных заболеваний несмотря на весьма значительное содержание хлора в водопроводной воде.

Один из крупнейших гигиенистов прошлого века Уотсон высказал на международном конгрессе по водоснабжению в Стокгольме (июль 1964 г.) такое мнение: «Наиболее существенным возражением против озонирования обычно считают отсутствие остаточного озона в разводящей водопроводной сети, тогда как при хлорировании в сети может быть обнаружен остаточный хлор. Эксперименты, проведенные в г. Аштоне (Англия) показали, что в обеззараженной озоном воде, циркулирующей в исправной водопроводной сети трубопроводов, не происходит ухудшение ее качеств. Контрольные пробы озонированной воды, взятые из сети, оказались совершенно равноценными пробам, содержащим остаточный хлор в воде, взятых из других источников. Установлено также, что небольшие количества остаточного хлора, имеющиеся в трубопроводах, не могут оказать никакого обеззараживающего действия на загрязнения, вызванные повреждениями коммуникаций. Т.е. присутствие остаточного хлора в трубопроводах еще не означает непременной бактериальной чистоты воды, хотя зачастую ее считают именно такой .

Один из авторов этого обзора обсуждал данную проблему с ведущими работниками цюриховского водопровода, и они подтвердили мнение Уотсона, что при использовании чистых труб в водопроводных сетях, повторного заражения озонированной воды не происходит.

Даже из этого краткого сопоставления озона с другими окислителями-дезинфектантами преимущества озона бесспорны.

Подводя некоторый итог предельно краткому сопоставлению озона, хлора и двуокиси хлора как агента для очистки и обеззараживания воды отметим, что в определенном смысле этот спор был решен самой жизнью. Действительно опыт работы водоочистительных станций, использующих озон и хлор полностью свидетельствует в пользу озона.

1.6 Другие преимущества озона.

Из-за краткости обзора мы не останавливаемся здесь на таких положительных свойствах озона как усиление процессов коагуляции-флоккуляции, эффективное воздействие на процесс микрофлоккуляции, несравненно более высокое качество воды в плавательных бассейнах, использующих озон вместо хлора и ряд других.

Наконец, проблема стоимости. Бытует мнение, что озонирование значительно дороже хлорирования. Однако это не так. В процессе хлорирования возникает необходимость устранить излишний хлор из воды, провести так называемое дехлорирование. Обычно это делают, применяя специальные реагенты. С учетом этого фактора, а также тенденций непрерывного понижения цены на озонаторное оборудование и повышение цены на хлор и хлор-продукты, в настоящее время стоимость этих процессов практически сопоставима.

Тем не менее, хлорирование, если говорить о нашей стране, используется чаще, чем озонирование. Почему? Есть несколько причин.

Работать с хлором, особенно если речь идет о баллонах с жидким хлором, сравнительно просто. Достаточно отвернуть вентиль баллона или вылить в бассейн ведро гипохлорита, как, в первом приближении, все проблемы с дезинцификацией решены. Это, безусловно, проще, чем следить за концентрацией озона, выходящего из озонатора, учитывая, что озонатор сравнительно сложный аппарат и надо быть уверенным, что он неожиданно не отключится.

Вот здесь и возникает вторая (а может быть и первая) причина слабой распространенности озона. До самого последнего времени надежность озонаторного оборудования оставляла желать лучшего, а низкий уровень автоматизации предполагал необходимость использования обслуживающего персонала относительно высокой квалификации.

В разделе «Получение озона» мы остановимся на рассмотрении этой проблемы более детально и критически рассмотрим существующие конструкции именно под углом надежности и простоты оборудования. Лишь последнее поколение озонаторов фирмы «Позитрон» позволяет за счет высокой автоматизации и надежности конструкции, свести обслуживание озонирующей аппаратуры к минимуму, точнее к нажатию одной кнопки.

1.7 Токсикология озона

Токсичные свойства озона стали предметом многочисленных исследований, начиная с 40х годов прошлого столетия. В это время в Лос-Анджелесе (США), а затем во многих других городах, наблюдалось появление так называемого фотохимического смога. Под действием солнечной радиации автомобильные выбросы (углеводороды и окись азота) трансформировались в результате сложной цепи фотохимических реакций в озон и органические перекиси, в том числе в бензопирен-очень сильный канцероген. При этом в ряде случаев концентрация озона достигала 10 ПДК (≈ 1 мг/м³). У людей, подвергшимся действию фотохимического смока, наблюдалось раздражение глаз и слизистых оболочек дыхательного тракта. После пребывания определенного времени на свежем воздухе неприятные симптомы исчезали.

Технический прогресс и в первую очередь применение каталитических нейтрализаторов автомобильных выбросов практически полностью устранили причины, вызывающие фотохимический смог. Тщательные экспериментальные исследования на людях и животных прояснили достаточно полно вопрос о токсичности озона. Можно сказать, (по нашему мнению) что в определенном смысле страхи о токсичности озона являются мифом. Да, озон относят к веществам с первым классом опасности. Его ПДК ниже, чем у таких веществ как хлор и цианистый водород (ПДК хлора = 1 мг/м³, ПДК цианистого водорода = 0.3 мг/м³). Дело в том, что при установлении величины ПДК учитывается не только летальная доза, но и упругость пара данного вещества. Так как озон крайне летучий газ (Тº кип = -111 ºС), то значение токсичности оказывается высоким. Но, необходимо подчеркнуть, что за полтора столетия знакомства человечества с озоном неизвестно ни одного случая летального отравления озоном. Да и вообще не наблюдалось ни одного случая серьезного отравления озоном, который бы потребовал пребывание в медицинском стационаре. Наибольшее влияние озон оказывает на органы дыхания. Меняется частота дыхания, объем воздуха при вдохе, жизненная и остаточная емкость легких. Но в книге венгерского специалиста по озону М. Хорвата описан эксперимент, в котором 5 человек помещали в специальную камеру с максимальной выдержкой 6 ррм озона в течение 1 часа (6 ррм ≈ 120 ПДК) и минимальной 1.2 ррм (≈ 24 ПДК) в течение 2.5 часов. Ощущение вкуса, давление крови, частоты пульса не было обнаружено. Было найдено, что снижалось ощущение запаха, однако не ясно, воздействует ли озон на нервную систему или «перебивает» запах вещества датчика. Не было обнаружено также никакого изменения в составе крови.

Опыты, проведенные на малых животных, показали, что имеется привыкание организма к озону, после чего он способен переносить и летальные дозы. Однако необходимо сделать существенное замечание именно по летальным дозам озона.

Одному из авторов этого обзора приходилось при работе с озоном, в силу непредусмотренных обстоятельств вдыхать озон в концентрации 20-40 г/м³, что соответствует (10-30)- 10³ ррм, и лежит много выше летальной кривой 4. Ощущение было весьма неприятным, но пребывание на свежем воздухе полностью восстановили нормальное дыхание. Даже если у человека насморк, и он не ощущает запах озона, сейчас в продаже имеются простые и надежные «озоновые щупы», позволяющие быстро найти любую утечку озона.

1.8 Заключение

Озон, как уникальный окислитель-дезинфектант получил широкое распространение в мире, в первую очередь в области подготовки питьевой воды. Во Франции, например, функционирует несколько тысяч водоочистных предприятий, использующих озон. Физико-химические свойства озона весьма своеобразны. Он хорошо растворяется в воде, но быстро в ней разлагается, особенно если есть примеси загрязнителей. Поэтому время жизни, особенно с нейтральным РН может меняться от часов (сверхчистая вода) до секунд (щелочные растворы, органические примеси).

Как сильный окислитель (его окислительный потенциал уступает, из стабильных веществ, только фтору), озон окисляет практически все металлы, исключая золото. Со многими веществами озон реагирует с взрывом. Озон реагирует с растворами хлора в воде, что существенно при использовании этих веществ для обработки воды в плавательных бассейнах. Реакции с органическими веществами зависят, в первую очередь, от природы органических веществ. Соединения с ненасыщенными связями окисляются очень быстро. Другие же вещества, как органические кислоты (щавелевые, уксусные, и.т.п), а также спирты и кетоны реагируют очень медленно. Скорости реакций с озоном в растворе зависят очень сильно от РН среды, т.к. в кислой среде реализуется молекулярный механизм окисления, где действует сам озон, а в щелочной – радикал ОН*.

Не менее, а может, и более ценным свойством озона является его чрезвычайно эффективная способность к устранению микрофлоры. Здесь он превосходит другие распространенные дезинфектанты (в первую очередь хлор) в 3-1000 раз, в зависимости от вида патогенной микрофлоры. Губительно действие озона и на такие микроорганизмы как грибы и водоросли, хотя в этом случае многое зависит от условий обработки.

Несмотря на эти очевидные преимущества в целом ряде производств (в первую очередь в водоподготовке) весьма часто вместо озона используют хлор и его соединения. Это связано с рядом предубеждений. Считается, что применение озона значительно дороже, чем использование хлора. В ряде квалифицированных сопоставлений стоимостных показателей озонной и хлорной очистки, когда учитывалась стоимость заключительного процесса дехлорирования, показано, что суммарные расходы практически одинаковы, а в ряде случаев, когда транспортировка химических реактивов затруднена или сильно затратна, использование озона выгоднее других окислителей-дезинфектантов.

Правда, само производство озона является технически более сложным процессом, чем получение хлора. Ранее часто имели место претензии к сложности обслуживания и надежности озонаторного оборудования. Сейчас эта ситуация изменилась в лучшую сторону. Последние разработки предлагаемые группой компаний VIRIL GROUP отличаются высокой степенью автоматизации. Для включения озонатора и его дальнейшей работы достаточно нажать одну кнопку.

Наконец существует предвзятое мнение о чрезвычайно высокой токсичности газообразного озона. Действительно, для озона существует весьма низкое значение предельно допустимой концентрации ПДК=0,1 мг/л. НО это объясняется в первую очередь его очень высокой летучестью (озон сжижается при -1110 C) Во всяком случае, за 100 лет существования озона не известно ни одного серьезного случая отравления им, не говоря уж об отравлениях с летальным исходом

1.9 Список литературы

Драгинский В.Л., Алексеева Л.П., Самойлович В.Г. «Озонирование в процессах очистки воды» М. Дели принт. 2007 г.

Инж. В.В. Караффа-Корбутть «Озонъ и его применение въ промышленности и санитарiи» Изд. «Образование» СпП. 1912 г.

В.Ф. Кожинов, И.В. Кожинов «Озонирование воды» М. Стройиздат 1973 г.

В.В. Лунин, М.П. Попович, С.Н. Ткаченко «Физическая химия озона» Изд. МГУ 1998г.

Manley Т.С., Negowski S.J. «Ozone» in Encyclopedic of chemical Technology. SecondEd. Vol 14. N.J. 1967.

Чуднов А.Ф. Реакция озона с неорганическими веществами. Труды кузбасского политехнического института. Г.Кемерово. 1979г.

HozvatsM.L. BilitzkilandHutter. Ozoneed. AkademiaKiado. Budapest.1985

Коган Б.Ф. и др. Справочник по растворимости. Т1 кн.1 м.1961

Manchot E. Kampsihulte Berichte b.40 2891.1907

Там же. B.43.750.1910

Андреев Н.И. Известия С-П политехнического института.1908. т.9 №19 стр.447

RonrebertE. DazOzone. Huttart 1916.

Крылова Л.Н. Физико-химические свойства комбинированной технологии переработки смешанных медных руд удоканского месторождения. Автореферат на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 2008г.

Крылова Л.Н. и др. «Применение озона в гидрометаллургии. Материалы первой всероссийской конференции «Озон и другие экологически чистые окислители». 2005г. Москва, МГУ, стр155

Акопян С.З. и др. Кинетика окисления дисульфида озоном. Материалы второй всесоюзной конференции по озону. Москва, 1977, с.6

Бабаян Г.Г. и др. Обезмеживание электролитных шлаков меднохимического производства с помощью озона. стр.153.

Чтян Г.С. и др. Механизм процесса переработки медноэлектролитных шлаков озоном. Материалы совещания «Химия и технология редних элементов» Ереван. 1978г. С 122.

Семачев В.Ю. Семачев В.Ю. Разработка озонного способа очистки дымовых газов ТЭС. Автореферат дисстертации на соискание ученой степени кандидата технических наук. Москва 1987г.

Новоселов С.С. и др. «Озоновый метод очистки дымовых газов».Теплоэнергетика 1986г. №9.

Разумовский С.Д. Замков Д.Е. Озон и его реакции с органическими соединениями. М. 1974г.

DojbidoJ. Etol. «Образование промежуточных веществ в процессе озонирования и хлорирования» Wat. Res. 1999. 33. №4 р3111 – 3118.

Физические свойства озона весьма характерны: это легко взрывающийся газ голубого цвета. Литр озона весит примерно 2 грамма, а воздух - 1,3 грамма. Следовательно, озон тяжелее воздуха. Температура плавления озона - минус 192,7ºС. Такой «растаявший» озон представляет собой тёмно-синюю жидкость. Озоновый «лед» имеет темно-синюю окраску с фиолетовым оттенком и при толщине свыше 1 мм становится непрозрачным. Температура кипения озона - минус 112ºС. В газообразном состоянии озон диамагнитен, т.е. не обладает магнитными свойствами, а в жидком состоянии - слабопарамагнитен. Растворимость озона в талой воде в 15 раз больше, чем у кислорода и составляет примерно 1,1 г/л. В литре уксусной кислоты при комнатной температуре растворяется 2,5 грамма озона. Он также хорошо растворяется в эфирных маслах, скипидаре, четыреххлористом углероде. Запах озона ощущается при концентрациях свыше 15 мкг/м3 воздуха. В минимальных концентрациях воспринимается как «запах свежести», в более значительных концентрациях приобретает резкий раздражающий оттенок.

Озон образуется из кислорода по следующей формуле: 3O2 + 68 ккал → 2O3. Классические примеры образования озона: под действием молнии во время грозы; под действием солнечного света в верхних слоях атмосферы. Озон также способен образовываться при любых процессах, сопровождающихся выделением атомарного кислорода, например, при разложении перекиси водорода. Промышленный синтез озона связан с использованием электрических разрядов при низких температурах. Технологии получения озона могут отличаться друг от друга. Так, для получения озона применяемого для медицинских целей используется только чистый (без примесей) медицинский кислород. Отделение образовавшегося озона от примеси кислорода обычно не составляет труда в силу различий физических свойств (озон легче сжижается). Если не требуется соблюдения определенных качественных и количественных параметров реакции, то получение озона не представляет особых трудностей.

Молекула О3 неустойчива и довольно быстро превращается в O2 с выделением тепла. При небольших концентрациях и без посторонних примесей озон разлагается медленно, при больших — со взрывом. Спирт при соприкосновении с ним моментально воспламеняется. Нагревание и контакт озона даже с ничтожными количествами субстрата окисления (органических веществ, некоторых металлов или их окислов) резко ускоряет его разложение. Озон может сохраняться длительное время при − 78ºС в присутствии стабилизатора (небольшого количества HNO3), а также в сосудах из стекла, некоторых пластмасс или благородных металлов.

Озон - сильнейший окислитель. Причина такого явления кроется в том, что в процессе распада образуется атомарный кислород. Такой кислород гораздо агрессивнее молекулярного, потому что в молекуле кислорода дефицит электронов на внешнем уровне вследствие их коллективного использования молекулярной орбитали не так заметен.

Еще в XVIII веке было замечено, что ртуть в присутствии озона теряет блеск и прилипает к стеклу, т.е. окисляется. А при пропускании озона через водный раствор йодистого калия начинает выделяться газообразный йод. Такие же «фокусы» с чистым кислородом не получались. В дальнейшем открывались свойства озона, которые сразу же были приняты на вооружение человечества: озон оказался прекрасным антисептиком, озон быстро удалял из воды органические вещества любого происхождения (парфюмерия и косметика, биологические жидкости), стал широко использоваться в промышленности и быту, прекрасно зарекомендовал себя в качестве альтернативы стоматологической бормашине.

В XXI веке применение озона во всех областях жизни и деятельности человека растет и развивается, а потому мы становимся свидетелями его превращения из экзотики в привычный инструмент для повседневной работы. ОЗОН O3, аллотропная форма кислорода.

Получение и физические свойства озона.

Впервые ученые узнали о существовании неизвестного им газа, когда начали экспериментировать с электростатическими машинами. Случилось это в 17 веке. Но начали изучать новый газ лишь в конце следующего столетия. В 1785 голландский физик Мартин ван Марум получил озон, пропуская через кислород электрические искры. Название же озон появилось лишь в 1840; его придумал швейцарский химик Кристиан Шенбейн, произведя его от греческого ozon - пахнущий. По химическому составу этот газ не отличался от кислорода, но был значительно агрессивнее. Так, он мгновенно окислял бесцветный иодид калия с выделением бурого иода; эту реакцию Шенбейн использовал для определения озона по степени посинения бумаги, пропитанной раствором иодида калия и крахмала. Даже малоактивные при комнатной температуре ртуть и серебро в присутствии озона окисляются.

Оказалось, что молекулы озона, как и кислорода, состоят только из атомов кислорода, только не из двух, а из трех. Кислород О2 и озон О3 - единственный пример образования одним химическим элементом двух газообразных (при обычных условиях) простых веществ. В молекуле О3 атомы расположены под углом, поэтому эти молекулы полярны. Получается озон в результате «прилипания» к молекулам О2 свободных атомов кислорода, которые образуются из молекул кислорода под действием электрических разрядов, ультрафиолетовых лучей, гамма-квантов, быстрых электронов и других частиц высокой энергии. Озоном всегда пахнет около работающих электрических машин, в которых «искрят» щетки, около бактерицидных ртутно-кварцевых ламп, которые излучают ультрафиолет. Атомы кислорода выделяются и в ходе некоторых химических реакций. Озон образуется в малых количествах при электролизе подкисленной воды, при медленном окислении на воздухе влажного белого фосфора, при разложении соединений с высоким содержанием кислорода (KMnO4, K2Cr2O7 и др.), при действии на воду фтора или на пероксид бария концентрированной серной кислоты. Атомы кислорода всегда присутствуют в пламени, поэтому если направить струю сжатого воздуха поперек пламени кислородной горелки, в воздухе обнаружится характерный запах озона.

Реакция 3O2 → 2O3 сильно эндотермичная: для получения 1 моль озона надо затратить 142 кДж. Обратная реакция идет с выделением энергии и осуществляется очень легко. Соответственно озон неустойчив. В отсутствие примесей газообразный озон медленно разлагается при температуре 70° С и быстро - выше 100° С. Скорость разложения озона значительно увеличивается в присутствии катализаторов. Ими могут быть и газы (например, оксид азота, хлор), и многие твердые вещества (даже стенки сосуда). Поэтому чистый озон получить трудно, а работать с ним опасно из-за возможности взрыва.

Не удивительно, что в течение многих десятилетий после открытия озона неизвестны были даже основные его физические константы: долго никому не удавалось получить чистый озон. Как писал в своем учебнике Основы химии Д.И.Менделеев, «при всех способах приготовления газообразного озона содержание его в кислороде всегда незначительно, обыкновенно лишь несколько десятых долей процента, редко 2%, и только при очень пониженной температуре оно достигает 20%». Лишь в 1880 французские ученые Ж.Готфейль и П.Шаппюи получали озон из чистого кислорода при температуре минус 23° С. Оказалось, что в толстом слое озон имеет красивую синюю окраску. Когда охлажденный озонированный кислород медленно сжали, газ стал темно-синим, а после быстрого сброса давления температура еще более понизилась и образовались капли жидкого озона темно-фиолетового цвета. Если же газ не охлаждали или сжимали быстро, то озон мгновенно, с желтой вспышкой, переходил в кислород.

Позднее разработали удобный метод синтеза озона. Если подвергнуть электролизу концентрированный раствор хлорной, фосфорной или серной кислоты с охлаждаемым анодом из платины или из оксида свинца(IV), то выделяющийся на аноде газ будет содержать до 50% озона. Были уточнены и физические константы озона. Он сжижается намного легче кислорода - при температуре -112° С (кислород - при -183° С). При -192,7° С озон затвердевает. Твердый озон имеет сине-черный цвет.

Опыты с озоном опасны. Газообразный озон способен взрываться, если его концентрация в воздухе превысит 9%. Еще легче взрываются жидкий и твердый озон, особенно при контакте с окисляющимися веществами. Озон можно хранить при низких температурах в виде растворов во фторированных углеводородах (фреонах). Такие растворы имеют голубой цвет.

Химические свойства озона.

Для озона характерна чрезвычайно высокая реакционная способность. Озон - один из сильнейших окислителей и уступает в этом отношении только фтору и фториду кислорода OF2. Действующее начало озона как окислителя - атомарный кислород, который образуется при распаде молекулы озона. Поэтому, выступая в качестве окислителя, молекула озона, как правило, «использует» только один атом кислорода, а два других выделяются в виде свободного кислорода, например, 2KI + O3 + H2O → I2 + 2KOH + O2. Так же происходит окисление многих других соединений. Однако бывают и исключения, когда молекула озона использует для окисления все три имеющиеся у нее атома кислорода, например, 3SO2 + O3 → 3SO3; Na2S + O3 → Na2SO3.

Очень важное отличие озона от кислорода в том, что озон проявляет окислительные свойства уже при комнатной температуре. Например, PbS и Pb(OH)2 в обычных условиях не реагируют с кислородом, тогда как в присутствии озона сульфид превращается в PbSO4, а гидроксид - в PbO2. Если в сосуд с озоном налить концентрированный раствор аммиака, появится белый дым - это озон окислил аммиак с образованием нитрита аммония NH4NO2. Особенно характерна для озона способность «чернить» серебряные изделия с образованием AgO и Ag2O3.

Присоединив один электрон и превратившись в отрицательный ион О3-, молекула озона становится более стабильной. Содержащие такие анионы «озонокислые соли» или озониды были известны давно - их образуют все щелочные металлы, кроме лития, причем устойчивость озонидов растет от натрия к цезию. Известны и некоторые озониды щелочноземельных металлов, например, Са(О3)2. Если направить на поверхность твердой сухой щелочи струю газообразного озона, то образуется оранжево-красная корка, содержащая озониды, например, 4КОН + 4О3 → 4КО3 + О2 + 2Н2О. При этом твердая щелочь эффективно связывает воду, что предохраняет озонид от немедленного гидролиза. Однако при избытке воды озониды бурно разлагаются: 4КО3+ 2Н2О → 4КОН + 5О2. Разложение идет и при хранении: 2КО3 → 2КО2 + О2. Озониды хорошо растворимы в жидком аммиаке, что позволило выделить их в чистом виде и изучить их свойства.

Органические, вещества, с которыми озон соприкасается, он обычно разрушает. Так, озон, в отличие от хлора, способен расщеплять бензольное кольцо. При работе с озоном нельзя использовать резиновые трубки и шланги - они моментально «прохудятся». Реакции озона с органическими соединениями идут с выделением большого количества энергии. Например, эфир, спирт, вата, смоченная скипидаром, метан и многие другие вещества самовоспламеняются при соприкосновении с озонированным воздухом, а смешение озона с этиленом приводит к сильному взрыву.

Применение озона.

Озон не всегда «сжигает» органические вещества; в ряде случаев удается провести специфические реакции с сильно разбавленным озоном. Например, при озонировании олеиновой кислоты (она в больших количествах содержится в растительных маслах) образуется азелаиновая кислота НООС(СН2)7СООН, которую используют для получения высококачественных смазочных масел, синтетических волокон и пластификаторов для пластмасс. Аналогично получают адипиновую кислоту, которую используют при синтезе найлона. В 1855 Шенбейн открыл реакцию с озоном непредельных соединений, содержащих двойные связи С=С, но только в 1925 немецкий химик Х.Штаудингер установил механизм этой реакции. Молекула озона присоединяется к двойной связи с образованием озонида - на этот раз органического, причем на место одной из связей С=С встает атом кислорода, а на место другой - группировка -О-О-. Хотя некоторые органические озониды выделены в чистом виде (например, озонид этилена), эту реакцию обычно проводят в разбавленном растворе, так как в свободном виде озониды - очень неустойчивые взрывчатые вещества. Реакция озонирования непредельных соединений пользуется у химиков-органиков большим почетом; задачи с этой реакцией часто предлагают даже на школьных олимпиадах. Дело в том, что при разложении озонида водой образуются две молекулы альдегида или кетона, которые легко идентифицировать и далее установить строение исходного непредельного соединения. Таким образом химики еще в начале 20 века установили строение многих важных органических соединений, в том числе природных, содержащих связи С=С.

Важная область применения озона - обеззараживание питьевой воды. Обычно воду хлорируют. Однако некоторые примеси в воде под действием хлора превращаются соединения с очень непpиятым запахом. Поэтому уже давно предложено заменить хлор озоном. Озонированная вода не приобретает постороннего запаха или вкуса; при полном окислении озоном многих органических соединений образуются только углекислый газ и вода. Очищают озоном и сточные воды. Продукты окисления озоном даже таких загрязнителей как фенолы, цианиды, повеpхностно-активные вещества, сульфиты, хлоpамины, представляют собой безвредные соединения без цвета и запаха. Избыток же озона довольно быстро распадается с образованием кислорода. Однако озонирование воды обходится дороже, чем хлорирование; кроме того, озон нельзя перевозить, и он должен производиться на месте использования.

Озон в атмосфере.

Озона в атмосфере Земли немного - 4 млрд. тонн, т.е. в среднем всего 1 мг/м3. Концентрация озона растет с удалением от поверхности Земли и достигает максимума в стратосфере, на высоте 20-25 км - это и есть «озоновый слой». Если весь озон из атмосферы собрать у поверхности Земли при нормальном давлении, получится слой толщиной всего около 2-3 мм. И вот такие малые количества озона в воздухе фактически обеспечивают жизнь на Земле. Озон создает «защитный экран», не пропускающий к поверхности Земли жесткие ультрафиолетовые солнечные лучи, губительные для всего живого.

В последние десятилетия большое внимание уделяется появлению так называемых «озоновых дыр» - областях со значительно уменьшенным содержанием стратосферного озона. Через такой «прохудившийся» щит до поверхности Земли доходит более жесткое ультрафиолетовое излучение Солнца. Поэтому ученые давно следят за озоном в атмосфере. В 1930 английский геофизик С.Чепмен для объяснения постоянной концентрации озона в стратосфере предложил схему из четырех реакций (эти реакции получили название цикла Чепмена, в них М означает любой атом или молекулу, которые уносят избыточную энергию):

О + О + М → О2 + М

О + О3 → 2О2

О3 → О2 + О.

Первая и четвертая реакции этого цикла - фотохимические, они идут под действием солнечной радиации. Для распада молекулы кислорода на атомы требуется излучение с длиной волны менее 242 нм, тогда как озон распадается при поглощении света в области 240-320 нм (последняя реакция как раз и защищает нас от жесткого ультрафиолета, так как кислород в этой спектральной области не поглощает). Остальные две реакции термические, т.е. идут без действия света. Очень важно, что третья реакция, приводящая к исчезновению озона, имеет энергию активации; это означает, что скорость такой реакции может увеличиваться под действием катализаторов. Как выяснилось, основной катализатор распада озона - оксид азота NO. Он образуется в верхних слоях атмосферы из азота и кислорода под действием наиболее жесткой солнечной радиации. Попадая в озоносферу, он вступает в цикл из двух реакций O3 + NO → NO2 + O2, NO2 + O → NO + O2, в результате которой его содержание в атмосфере не меняется, а стационарная концентрация озона снижается. Существуют и другие циклы, приводящие к снижению содержания озона в стратосфере, например, с участием хлора:

Cl + O3 → ClO + O2

ClO + O → Cl + O2.

Разрушают озон также пыль и газы, которые в большом количестве попадают в атмосферу при извержении вулканов. В последнее время возникло предположение, что озон также эффективно разрушает водород, выделяющийся из земной коры. Совокупность всех реакций образования и распада озона приводит к тому, что среднее время жизни молекулы озона в стратосфере составляет около трех часов.

Предполагают, что помимо природных, существуют и искусственные факторы, влияющие на озоновый слой. Хорошо известный пример - фреоны, которые являются источниками атомов хлора. Фреоны - это углеводороды, в которых атомы водорода замещены атомами фтора и хлора. Их используют в холодильной технике и для заполнения аэрозольных баллончиков. В конечном счете, фреоны попадают в воздух и медленно поднимаются с потоками воздуха все выше и выше, достигая, наконец, озонового слоя. Разлагаясь под действием солнечной радиации, фреоны сами начинают каталитически разлагать озон. Пока не известно в точности, в какой степени именно фреоны повинны в «озоновых дырах», и, тем не менее, уже давно принимают меры по ограничению их применения.

Как показывают расчеты, через 60-70 лет концентрация озона в стратосфере может уменьшиться на 25%. И одновременно увеличится концентрации озона в приземном слое - тропосфере, что тоже плохо, так как озон и продукты его превращений в воздухе ядовиты. Основной источник озона в тропосфере - перенос с массами воздуха стратосферного озона в нижние слои. Ежегодно в приземный слой озона поступает примерно 1,6 млрд. тонн. Время жизни молекулы озона в нижней части атмосферы значительно выше - более 100 суток, поскольку в приземном слое меньше интенсивность ультрафиолетового солнечного излучения, разрушающего озон. Обычно озона в тропосфере очень мало: в чистом свежем воздухе его концентрация составляет в среднем всего 0,016 мкг/л. Концентрация озона в воздухе зависит не только от высоты, но и от местности. Так, над океанами озона всегда больше, чем над сушей, так как там озон распадается медленнее. Измерения в Сочи показали, что воздух у морского побережья содержит на 20% больше озона, чем в лесу в 2 км от берега.

Современные люди вдыхают значительно больше озона, чем их предки. Основная причина этого - увеличение количества метана и оксидов азота в воздухе. Так, содержание метана в атмосфере постоянно растет, начиная с середины 19 века, когда началось использование природного газа. В загрязненной оксидами азота атмосфере метан вступает в сложную цепочку превращений с участием кислорода и паров воды, итог которой можно выразить уравнением CH4 + 4O2 → HCHO + H2O + 2O3. В роли метана могут выступать и другие углеводороды, например, содержащиеся в выхлопных газах автомобилей при неполном сгорании бензина. В результате в воздухе крупных городов за последние десятилетия концентрация озона выросла в десятки раз.

Всегда считалось, что во время грозы концентрация озона в воздухе резко увеличивается, так как молнии способствуют превращению кислорода в озон. На самом деле увеличение незначительно, причем оно происходит не во время грозы, а за несколько часов до нее. Во время же грозы и в течение нескольких часов после нее концентрация озона снижается. Объясняется это тем, что перед грозой происходит сильное вертикальное перемешивание воздушных масс, так что дополнительное количество озона поступает из верхних слоев. Кроме того, перед грозой увеличивается напряженность электрического поля, и создаются условия для образования коронного разряда на остриях различных предметов, например, кончиков ветвей. Это также способствует образованию озона. А затем при развитии грозового облака под ним возникают мощные восходящие потоки воздуха, которые и снижают содержание озона непосредственно под облаком.

Интересен вопрос о содержании озона в воздухе хвойных лесов. Например, в Курсе неорганической химии Г. Реми можно прочитать, что «озонированный воздух хвойных лесов» - выдумка. Так ли это? Ни одно растение озон, конечно, не выделяет. Но растения, особенно хвойные, выделяют в воздух множество летучих органических соединений, в том числе ненасыщенных углеводородов класса терпенов (их много в скипидаре). Так, в жаркий день сосна выделяет в час 16 мкг терпенов на каждый грамм сухой массы хвои. Терпены выделяют не только хвойные, но и некоторые лиственные деревья, среди которых - тополь и эвкалипт. А некоторые тропические деревья способны выделить в час 45 мкг терпенов на 1 г сухой массы листьев. В результате в сутки один гектар хвойного леса может выделить до 4 кг органических веществ, лиственного - около 2 кг. Покрытая лесом площадь Земли составляет миллионы гектаров, и все они выделяют в год сотни тысяч тонн различных углеводородов, в том числе и терпенов. А углеводороды, как это было показано на примере метана, под действием солнечной радиации и в присутствии других примесей способствуют образованию озона. Как показали опыты, терпены в подходящих условиях действительно очень активно включаются в цикл атмосферных фотохимических реакций с образованием озона. Так что озон в хвойном лесу - вовсе не выдумка, а экспериментальный факт.

Озон и здоровье.

Как приятно прогуляться после грозы! Воздух чист и свеж, его бодрящие струи, кажется, без всяких усилий сами втекают в легкие. «Озоном пахнет, - часто говорят в таких случаях. - Очень полезно для здоровья». Так ли это?

Когда-то озон, безусловно, считали полезным для здоровья. Но если его концентрация превышает определенный порог, он может вызывать массу неприятных последствий. В зависимости от концентрации и времени вдыхания озон вызывает изменения в легких, раздражение слизистых глаз и носа, головную боль, головокружение, снижение кровяного давления; озон уменьшает сопротивляемость организма бактериальным инфекциям дыхательных путей. Предельно допустимая его концентрация в воздухе составляет всего 0,1 мкг/л, а это означает, что озон намного опаснее хлора! Если несколько часов провести в помещении при концентрации озона всего лишь 0,4 мкг/л, могут появиться загрудинные боли, кашель, бессонница, снижается острота зрения. Если долго дышать озоном при концентрации больше 2 мкг/л, последствия могут быть более тяжелыми - вплоть до оцепенения и упадка сердечной деятельности. При содержании озона 8-9 мкг/л через несколько часов происходит отек легких, что чревато смертельным исходом. А ведь такие ничтожные количества вещества обычно с трудом поддаются анализу обычными химическими методами. К счастью, человек чувствует присутствие озона уже при очень малых его концентрациях - примерно 1 мкг/л, при которых йодкрахмальная бумажка еще и не собирается синеть. Одним людям запах озона в малых концентрациях напоминает запах хлора, другим - сернистого газа, третьим - чеснока.

Ядовит не только сам озон. С его участием в воздухе образуется, например, пероксиацетилнитрат (ПАН) СН3-СО-ООNО2 - вещество, оказывающее сильнейшее раздражающее, в том числе слезоточивое, действие, затрудняющее дыхание, а в более высоких концентрациях вызывающее паралич сердца. ПАН - один из компонентов образующегося летом в загрязненном воздухе так называемого фотохимического смога (это слово образовано от английского smoke - дым и fog - туман). Концентрация озона в смоге может достигать 2 мкг/л, что в 20 раз больше предельно допустимой. Следует также учесть, что совместное действие озона и оксидов азота в воздухе в десятки раз сильнее, чем каждого вещества порознь. Не удивительно, что последствия возникновения такого смога в больших городах могут быть катастрофическими, особенно если воздух над городом не продувается «сквозняками» и образуется застойная зона. Так, в Лондоне в 1952 от смога в течение нескольких дней погибло более 4000 человек. А смог в Нью-Йорке в 1963 убил 350 человек. Аналогичные истории были в Токио, других крупных городах. Страдают от атмосферного озона не только люди. Американские исследователи показали, например, что в областях с повышенным содержанием озона в воздухе время службы автомобильных шин и других изделий из резины значительно уменьшается.

Как уменьшить содержание озона в приземном слое? Снизить поступление в атмосферу метана вряд ли реалистично. Остается другой путь - уменьшить выбросы оксидов азота, без которых цикл реакций, приводящих к озону, идти не может. Путь это тоже непростой, так как оксиды азота выбрасываются не только автомобилями, но и (главным образом) тепловыми электростанциями.

Источники озона - не только на улице. Он образуется в рентгеновских кабинетах, в кабинетах физиотерапии (его источник - ртутно-кварцевые лампы), при работе копировальной техники (ксероксов), лазерных принтеров (здесь причина его образования - высоковольтный разряд). Озон - неизбежный спутник производства пергидроля, аргонодуговой сварки. Для уменьшения вредного действия озона необходимо оборудование вытяжки у ультрафиолетовых ламп, хорошее проветривание помещения.

И все же вряд ли правильно считать озон, безусловно, вредным для здоровья. Все зависит от его концентрации. Как показали исследования, свежий воздух очень слабо светится в темноте; причина свечения - реакции окисления с участием озона. Свечение наблюдали и при встряхивании воды в колбе, в которую был предварительно напущен озонированный кислород. Это свечение всегда связано с присутствием в воздухе или воде небольших количеств органических примесей. При смешении свежего воздуха с выдыхаемым человеком интенсивность свечения повышалась в десятки раз! И это не удивительно: в выдыхаемом воздухе обнаружены микропримеси этилена, бензола, уксусного альдегида, формальдегида, ацетона, муравьиной кислоты. Они-то и «высвечиваются» озоном. В то же время «несвежий», т.е. полностью лишенный озона, хотя и очень чистый, воздух свечения не вызывает, а человек его ощущает как «затхлый». Такой воздух можно сравнить с дистиллированной водой: она очень чистая, практически не содержит примесей, а пить ее вредно. Так что полное отсутствие в воздухе озона, по-видимому, тоже неблагоприятно для человека, так как увеличивает содержание в нем микроорганизмов, приводит к накоплению вредных веществ и неприятных запахов, которые озон разрушает. Таким образом, становится понятной необходимость регулярного и длительного проветривания помещений, даже если в нем нет людей: ведь попавший в комнату озон долго в ней не задерживается - частично он распадается, а в значительной степени оседает (адсорбируется) на стенках и других поверхностях. Сколько должно быть озона в помещении, пока сказать трудно. Однако в минимальных концентрациях озон, вероятно, необходим и полезен.

Таким образом, озон это мина замедленного действия. Если его правильно использовать, то он будет служить человечеству, но стоит его начать использовать не по назначению, как это моментально приведет к глобальной катастрофе и Земля превратится в такую планету как Марс.